随着风力机的大型化发展,风电机组噪声对环境的影响不容忽视,必须对风力机气动噪声进行预测和控制。选取基于NACA、DU翼型的某风力机叶片作为研究对象,采用修正BPM半经验模型计算叶片的气动噪声特性,通过改变翼型族、弦长、机组运行状态、风切变指数、来流风向参数,研究叶片外形几何参数、机组运行工况对叶片气动噪声源的影响。计算结果从多个角度总结出水平轴风力机叶片气动噪声的变化规律,为开发高效低噪风电叶片提供参考。

湍流边界层尾缘噪声是翼型及风力机气动噪声的主要来源。本文应用的壁面压力谱方法是基于Aimet噪声理论提出的一种翼型尾缘噪声预测模型。首先,分别采用Goody、Rozenberg、Kamruzzaman、Lee、Hu等五种不同的壁面压力谱方法,对NACA0012和NACA64-618翼型进行噪声预测,并与实验数据对比,分析了各攻角和雷诺数下壁面压力谱方法对翼型尾缘噪声预测的准确性。其次,在Lee翼型尾缘边界层噪声建模的基础上,结合风力机叶素-动量理论,创新性地提出了一种新的风力机气动噪声预测模型,并与Bonus Combi 300 kW风力机的气动噪声实验数据进行对比,噪声谱对比结果验证了当前模型的有效性。该研究可为相关风力机气动噪声研究提供一种新的预测方法。

随着我国风电场建设由三北地区向西南山区、沿海等地区转移,同时风力机的风轮直径已经突破200米,风力机的噪声问题越来越严重。锯齿尾缘是目前最常用的风电叶片被动降噪附件,但也导致风电机组气动性能和载荷发生变化。在扬州大学低速风洞开展了翼型升力、阻力、表面压力分布等风洞试验研究,验证了不同锯齿尾缘对翼型气动性能的影响。采用大型风力发电机组设计与分析软件BLADED进行仿真模拟,探讨了锯齿尾缘对风电机组气动性能的影响,评估了锯齿对叶根稳态载荷的影响。结果表明,锯齿尾缘会提高风电机组气动性能,也会增大叶根稳态载荷。

指出了陆上风电装机向着低风速区和分散式发展，风力机距离居民区越来越近，风力机的噪声问题日趋严重，需要在风力机的设计阶段对气动噪声进行研究与控制。翼型是风力机叶片的基本元素，是风力机功率及噪声性能的基石。弯度对翼型的气动性能有显著影响，因而也必然影响气动噪声源。选取NACA系列翼型作为研究对象，翼型的最大厚度及最大厚度的弦向位置、最大弯度的弦向位置相同，而最大弯度不同。采用经典的翼型分析软件XFOIL计算了上述翼型的升阻力系数、半经验模型计算气动噪声源水平，以研究最大相对弯度对气动和噪声性能的影响。结果表明:在小攻角范围内，翼型的升力系数、升阻比随着最大相对弯度的增加而增加，大攻角时升阻比随着最大弯度的增大而减小。翼型最大弯度增加会使得压力面尾缘噪声在低频段内减小;在整个频...