風輪聲源與動態(tài)應變分布相關性的實驗研究.pdf

1、風力發(fā)電行業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的風力機安裝在近海岸等風能密度高的地區(qū)和人口稠密區(qū)，風力機噪音會嚴重影響到居民的日常正常生活。風力機的振動大小、噪音的控制以及安全性能成為首要解決的問題。風力機運行時的工況振型與風力機噪聲之間存在著必然的聯(lián)系。本文基于風洞開口端進行試驗，對水平軸風力機噪聲源位置和葉片表面動態(tài)應變進行了初步研究，并對噪聲源位置和應變分布進行了相關性分析，初步找到聲源與應變之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　本文通過對頻譜分析發(fā)現(xiàn)，

2、風力機噪聲源聲能量較大區(qū)域主要來自低頻段。在200Hz以下，以風輪旋轉噪聲為主導，主要是由葉片旋轉基頻及其諧波構成的離散噪聲疊加在寬頻噪聲上面組成的。隨著尖速比和來流風速的增加，旋轉基頻隨著增加，對應的聲功率級也隨著增加。基于課題組前期研究結果，葉根區(qū)域的噪聲主要來源是風力機輪轂振動引起的次要機械噪聲，葉尖區(qū)域的噪聲主要來源是葉尖渦的脫落引起的噪聲。研究0.17R~0.85R區(qū)域的聲場信息與工況振型的相關性分析。對聲源位置分析發(fā)現(xiàn)，同一

3、工況下，主要噪聲源隨著頻率增加，聲源位置沿著風輪旋轉面徑向方向由葉片中部逐漸向葉尖移動，其對應的聲能量逐漸降低。最大噪聲源主要集中在葉片中部區(qū)域（r/R=0.54），并且隨尖速比和來流風速的增加，最大噪聲源位置不發(fā)生變化。對葉片翼展方向上的應變分析發(fā)現(xiàn)，在葉片展向方向上呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，應變最大幅值區(qū)域主要集中在葉片中部區(qū)域（r/R=0.51），并隨尖速比和來流風速的增加，最大應變幅值位置不發(fā)生變化。為探究其間的相關性，利用SPS

4、S軟件對沿葉片翼展方向上的噪聲最大聲壓級和應變幅值做互相關性分析，得到在0.17R~0.74R區(qū)域，噪聲最大聲壓級與應變值呈現(xiàn)高度相關的特性，0.85R區(qū)域左右呈現(xiàn)中度相關的特性。本文在低速風洞實驗室中，把噪聲源定位測試技術與應力應變測試技術應用于水平軸風力機的測試，成功實現(xiàn)了噪聲參數(shù)與應變參數(shù)的同步采集，這是一種實驗手段的創(chuàng)新，在后期數(shù)據(jù)的處理過程中也獲得了預期結果。實驗初步得到尾跡區(qū)域的噪聲輻射和應力應變分布規(guī)律，相似的變化規(guī)律以及