葉尖形狀對風力機功率及氣動噪聲影響的數(shù)值研究.pdf

1、水平軸風力機葉片葉尖部分對風力機尾跡流場、聲場的影響一直是國內(nèi)外學者探討研究的重心所在。該區(qū)域對葉尖渦的產(chǎn)生脫落、噪聲的輻射傳播以及對整個尾跡流場乃至輸出功率都有很大影響。本文在國內(nèi)首次嘗試將改進的延遲分離渦模擬（IDDES）方法和FW-H方程相結合，就葉尖結構的改變對水平軸風力機的流場和聲場的影響進行了分析。
　　本文對水平軸風力機流場和聲場進行了數(shù)值模擬，在大量的文獻閱讀和對基礎理論學習的基礎上，構建實物模型，通過網(wǎng)格無關性驗

2、證選取了計算網(wǎng)格，湍流模型選取IDDES，聲學方程選用FW-H方程，風輪的旋轉采用滑移網(wǎng)格技術實現(xiàn)。對不同風速、不同尖速比下各工況的風輪輸出功率及聲輻射傳播規(guī)律進行分析并與實驗結果進行比對；對額定工況風輪表面聲壓脈動和聲壓頻譜圖進行分析。在額定工況下，對葉尖為S型和三種槽型的風力機的功率和聲輻射傳播規(guī)律進行分析并與傳統(tǒng)葉尖風力機進行對比，并運用正交優(yōu)化法對S型葉尖小翼進行優(yōu)化。對25組添加S型小翼的風力機風輪輸出功率和測試點噪聲進行了雙

3、目標正交優(yōu)化。
　　數(shù)值計算得到，風輪輸出功率隨著尖速比先增大后減小，與實驗基本擬合；得到了完整的風力機尾跡流場渦分布圖，分析了葉尖渦、中心渦等的產(chǎn)生和傳播規(guī)律；聲壓脈動的時均值的最大區(qū)域集中在風輪葉尖部位，葉尖區(qū)域噪聲最大；由輻射聲頻譜圖得到了葉片旋轉聲基頻和葉尖渦脫落頻率；分析了總聲壓級隨著遠離風輪各個方向的傳播規(guī)律和降低幅度。
　　S型葉尖風輪輸出功率比傳統(tǒng)葉尖風輪提高了4.23％；總聲壓級比傳統(tǒng)葉尖風輪低，沿著x軸方

4、向總聲壓級降低幅度逐漸增大，降幅在1~8dB，隨著徑向距離增大，沿x軸方向總聲壓級的降低幅度要大于傳統(tǒng)葉尖風輪。
　　相比于傳統(tǒng)葉尖風輪，齒形槽和弧形槽風輪的風輪輸出功率分別增大了-0.51%、1.25%；二者總聲壓級降低效果優(yōu)于傳統(tǒng)葉尖，齒形槽葉尖效果最好，降低幅度在1~13dB。
　　正交優(yōu)化結果得到：得到了對風輪輸出功率和測試點噪聲影響最大的是小翼寬度B和徑寬比i，最小的是長寬比j，后張角β只對功率放大影響大，圓弧設計