本文關(guān)鍵詞：鋸齒尾緣翼型降噪實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)力機(jī) 聲源定位 DAMAS算法 鋸齒尾緣 降噪

【摘要】：近些年,南方新建起越來越多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。機(jī)組在風(fēng)速較高時(shí)葉片旋轉(zhuǎn)的氣動(dòng)噪聲很突出,是風(fēng)力機(jī)的主要噪聲源。由于機(jī)組越來越靠近居民區(qū),居民的投訴引起的停機(jī)現(xiàn)象也越來越普遍,這給機(jī)組運(yùn)營(yíng)商帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。更嚴(yán)重的是,機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲對(duì)居民生活產(chǎn)生了負(fù)面的影響。因此,解決風(fēng)電葉片的氣動(dòng)噪聲問題顯得日益重要和迫切。基于此目的,本文主要圍繞風(fēng)電葉片的降噪展開實(shí)驗(yàn)測(cè)試和研究,涵蓋了風(fēng)電機(jī)組聲源定位算法的改進(jìn)和風(fēng)洞內(nèi)不同翼型的鋸齒尾緣降噪實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,為實(shí)驗(yàn)室開展低噪風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、合理的風(fēng)力機(jī)的噪聲測(cè)試及評(píng)估做一些初步的工作。本文的研究進(jìn)展如下：1.擯棄利用單一通道做參考,計(jì)算各麥克風(fēng)的相位差的數(shù)據(jù)處理方式。本文利用多個(gè)通道同時(shí)做參考,在任意兩通道同時(shí)做卷積運(yùn)算計(jì)算麥克風(fēng)的相位延遲,從而大大減小了互功率譜矩陣(定位算法的核心)的計(jì)算誤差,提高了陣列的聲源定位能力。同時(shí),充分利用采樣的時(shí)域信號(hào)序列,對(duì)多時(shí)間片段進(jìn)行短時(shí)FFT,再進(jìn)行能量平均,盡可能地消除時(shí)域信號(hào)的突變對(duì)定位結(jié)果的影響；2.在前述的改進(jìn)上,利用自行編寫的DAMAS算法程序?qū)δ筹L(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的1.5MW風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了聲源定位。風(fēng)輪平面的聲源分布有以下兩個(gè)規(guī)律。第一,風(fēng)電葉片在上擺時(shí)的噪聲強(qiáng)度比下擺要小10 dB以上；第二,在400 Hz以下,葉片聲源和輪轂聲源是主要聲源,而且強(qiáng)度相當(dāng)。在400 Hz以上,葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)與空氣相互作用的聲源是主要聲源。且頻率變高時(shí),葉片上的聲源沿徑向位置朝葉尖移動(dòng)。與波束成形算法相比,DAMAS算法的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。第一,聲源主瓣尺寸小,可用于更精準(zhǔn)定位；第二,虛假聲源少且小,可減輕對(duì)聲源的誤解；最后,網(wǎng)格邊界效應(yīng)能得到有效抑制,消除了網(wǎng)格平面外聲源對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾；3.在消音風(fēng)洞內(nèi)開展了三模型(兩種翼型和一種平板)的鋸齒尾緣降噪實(shí)驗(yàn)。當(dāng)翼型加上鋸齒尾緣后,聲功率譜在中高頻的寬頻帶內(nèi)降低了3-6 dB。隨著Re的增加,降噪的頻率區(qū)間會(huì)向高頻移動(dòng),其寬度稍有增加,大致位于0.5St1內(nèi)。對(duì)不同的翼型,攻角對(duì)鋸齒降噪規(guī)律的影響有相似之處,但不完全一致。其中一個(gè)顯著的共性是,鋸齒尾緣在翼型有適度攻角時(shí)的降噪效果比0攻角下的要更好,不僅能消除多個(gè)大幅值(可達(dá)10 dB以上)的純音噪聲,也能有效地減少低中頻的寬頻噪聲。在鋸齒參數(shù)對(duì)降噪效果的影響方面,三種模型的降噪規(guī)律對(duì)鋸齒寬長(zhǎng)比λ/h的敏感程度不及鋸齒高2h。而且,鋸齒高2h也只是在Re=1.2×105時(shí)的低頻范圍內(nèi)才起一定作用。此時(shí)鋸齒越高,降噪效果越好；4.對(duì)不同翼型,鋸齒尾緣附近某些測(cè)點(diǎn)的流向脈動(dòng)速度譜有不同程度的減小,最大可超過4 dB,甚至能與聲功率譜的變化對(duì)應(yīng)起來。而且,鋸齒能改變流場(chǎng)的湍流長(zhǎng)度尺度。因此,本文推測(cè)鋸齒尾緣附近的流向脈動(dòng)速度減小可能是引起降噪的一個(gè)重要原因。然而,要弄清流動(dòng)變化和鋸齒降噪的機(jī)理關(guān)系,必須對(duì)流場(chǎng)做更細(xì)致的測(cè)量和分析。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力機(jī) 聲源定位 DAMAS算法 鋸齒尾緣 降噪
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-31
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-29
• 1.2.1 尾緣改型降噪研究17-27
• 1.2.2 聲源定位算法27-29
• 1.2.3 總結(jié)29
• 1.3 課題主要內(nèi)容、意義29-31
• 第2章 聲學(xué)頻譜特性31-47
• 2.1 實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)翼型32-33
• 2.3 鋸齒尾緣33-34
• 2.4 數(shù)字采集系統(tǒng)34-36
• 2.5 聲功率級(jí)與Re的關(guān)系36-41
• 2.5.1 Re=0.7×10~536-37
• 2.5.2 Re=1.2×10~537-38
• 2.5.3 Re=1.6×10~538-39
• 2.5.4 降噪?yún)^(qū)間隨Re的變化規(guī)律39-41
• 2.6 降噪量與攻角α的關(guān)系41-43
• 2.7 聲功率級(jí)與鋸齒高2h的關(guān)系43-45
• 2.8 小結(jié)45-47
• 第3章 聲場(chǎng)指向性47-55
• 3.1 麥克風(fēng)布置47
• 3.2 三種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷穆曋赶蛐越Y(jié)果47-53
• 3.3 小結(jié)53-55
• 第4章 聲源定位及應(yīng)用55-65
• 4.1 DAMAS算法55-57
• 4.1.1 波束成形算法55-56
• 4.1.2 DAMAS反卷積問題56
• 4.1.3 DAMAS求解56-57
• 4.2 DAMAS算法驗(yàn)證57-62
• 4.2.1 數(shù)值驗(yàn)證57-58
• 4.2.2 一臺(tái)1.5MW風(fēng)力機(jī)聲源定位實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58-62
• 4.3 鋸齒翼型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的聲源定位62-64
• 4.4 小結(jié)64-65
• 第5章 尾跡流場(chǎng)測(cè)量65-73
• 5.1 速度測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)點(diǎn)布置65-66
• 5.2 流場(chǎng)測(cè)量結(jié)果66-72
• 5.2.1 NACA 634421翼型66-70
• 5.2.2 NACA 633418翼型70-72
• 5.3 小結(jié)72-73
• 第6章 本文結(jié)論與展望73-75
• 6.1 本文結(jié)論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及申請(qǐng)的專利情況77-79
• 致謝79

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1003782