【摘要】：近10年隨著中國風(fēng)能的開發(fā),風(fēng)能利用中的環(huán)境問題也逐漸受到關(guān)注。除了建設(shè)風(fēng)場造成的植被破壞、地貌破壞、占用耕地和牧場等,風(fēng)力機(jī)噪聲也是一個非常關(guān)鍵的環(huán)境問題。噪聲問題已經(jīng)是風(fēng)場附近居民抱怨的首要問題,對人居環(huán)境、牧場的影響都很大。風(fēng)力機(jī)的噪聲包括氣動噪聲和機(jī)械噪聲,而氣動噪聲是其主要聲源。氣動噪聲聲源一般處于運動的葉片表面及葉片附近的非定常流場中,難以通過常規(guī)的機(jī)械噪聲抑制策略(例如隔振、封閉機(jī)艙、吸聲材料)來減噪。近年來,隨著新型風(fēng)力機(jī)直徑的進(jìn)一步增大,葉尖速比繼續(xù)提高,葉尖的氣動噪聲問題會變得更加顯著。本文主要是研究兩種減噪方案的減噪效果和流場特點,尋求適宜于風(fēng)力機(jī)葉片的減噪策略。對大型風(fēng)力機(jī)的一些減噪措施提出建議。在第三章中,本文通過數(shù)值模擬,主要計算了原型及兩種優(yōu)化方案(前緣波浪型、表面抽吸孔型)的氣動及噪聲問題,分別對比了不同方案的總體噪聲、升阻力系數(shù)、四極子分布及邊界層特征。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn),前緣波浪型和表面抽吸方案都可以減弱總體噪聲,其中抽吸方案稍好。前緣波浪型的葉片結(jié)構(gòu)方式簡單,不需要在機(jī)翼內(nèi)部添加抽吸裝置,但減噪效果稍遜于抽吸方案,同時對機(jī)翼升阻比影響較大。抽吸方案減噪效果更好,升阻力系數(shù)變化較小,可以維持機(jī)翼的高的氣動效率,但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且抽吸速率需要進(jìn)行比較合理的控制。第四章主要是對NREL Phase VI上風(fēng)型風(fēng)力機(jī)某一工況(7m/s)的氣動噪聲及其流動特性進(jìn)行了非定常RANS/LES數(shù)值模擬,從結(jié)果可以看出,大尺寸葉輪的四極子噪聲變得更加顯著,減弱四極子噪聲將會對風(fēng)力機(jī)氣動噪聲起著關(guān)鍵作用。結(jié)合第三章的結(jié)論,本文建議,針對葉尖氣動噪聲,適宜采用抽吸方案,而中部葉片區(qū)域及根部,宜采用波浪前緣或鈍尾緣這些方案,不影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)強度的基礎(chǔ)上減小氣動噪聲。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK83

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本文編號：2669275