本文關鍵詞：鋸齒尾緣翼型降噪實驗研究

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【摘要】：近些年,南方新建起越來越多的風力發(fā)電機組。機組在風速較高時葉片旋轉的氣動噪聲很突出,是風力機的主要噪聲源。由于機組越來越靠近居民區(qū),居民的投訴引起的停機現(xiàn)象也越來越普遍,這給機組運營商帶來了嚴重的經(jīng)濟損失。更嚴重的是,機組運行產生的噪聲對居民生活產生了負面的影響。因此,解決風電葉片的氣動噪聲問題顯得日益重要和迫切�；诖四康�,本文主要圍繞風電葉片的降噪展開實驗測試和研究,涵蓋了風電機組聲源定位算法的改進和風洞內不同翼型的鋸齒尾緣降噪實驗等內容,為實驗室開展低噪風電葉片的設計與優(yōu)化、合理的風力機的噪聲測試及評估做一些初步的工作。本文的研究進展如下：1.擯棄利用單一通道做參考,計算各麥克風的相位差的數(shù)據(jù)處理方式。本文利用多個通道同時做參考,在任意兩通道同時做卷積運算計算麥克風的相位延遲,從而大大減小了互功率譜矩陣(定位算法的核心)的計算誤差,提高了陣列的聲源定位能力。同時,充分利用采樣的時域信號序列,對多時間片段進行短時FFT,再進行能量平均,盡可能地消除時域信號的突變對定位結果的影響；2.在前述的改進上,利用自行編寫的DAMAS算法程序對某風電場內的1.5MW風力機進行了聲源定位。風輪平面的聲源分布有以下兩個規(guī)律。第一,風電葉片在上擺時的噪聲強度比下擺要小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,而且強度相當。在400 Hz以上,葉片旋轉時與空氣相互作用的聲源是主要聲源。且頻率變高時,葉片上的聲源沿徑向位置朝葉尖移動。與波束成形算法相比,DAMAS算法的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在三個方面。第一,聲源主瓣尺寸小,可用于更精準定位；第二,虛假聲源少且小,可減輕對聲源的誤解；最后,網(wǎng)格邊界效應能得到有效抑制,消除了網(wǎng)格平面外聲源對實驗結果的干擾；3.在消音風洞內開展了三模型(兩種翼型和一種平板)的鋸齒尾緣降噪實驗。當翼型加上鋸齒尾緣后,聲功率譜在中高頻的寬頻帶內降低了3-6 dB。隨著Re的增加,降噪的頻率區(qū)間會向高頻移動,其寬度稍有增加,大致位于0.5St1內。對不同的翼型,攻角對鋸齒降噪規(guī)律的影響有相似之處,但不完全一致。其中一個顯著的共性是,鋸齒尾緣在翼型有適度攻角時的降噪效果比0攻角下的要更好,不僅能消除多個大幅值(可達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)對降噪效果的影響方面,三種模型的降噪規(guī)律對鋸齒寬長比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時的低頻范圍內才起一定作用。此時鋸齒越高,降噪效果越好；4.對不同翼型,鋸齒尾緣附近某些測點的流向脈動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應起來。而且,鋸齒能改變流場的湍流長度尺度。因此,本文推測鋸齒尾緣附近的流向脈動速度減小可能是引起降噪的一個重要原因。然而,要弄清流動變化和鋸齒降噪的機理關系,必須對流場做更細致的測量和分析。
【關鍵詞】：風力機 聲源定位 DAMAS算法 鋸齒尾緣 降噪
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(工程熱物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內外研究現(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29
• 1.3 課題主要內容、意義29-31
• 第2章 聲學頻譜特性31-47
• 2.1 實驗風洞31-32
• 2.2 實驗翼型32-33
• 2.3 鋸齒尾緣33-34
• 2.4 數(shù)字采集系統(tǒng)34-36
• 2.5 聲功率級與Re的關系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的關系41-43
• 2.7 聲功率級與鋸齒高2h的關系43-45
• 2.8 小結45-47
• 第3章 聲場指向性47-55
• 3.1 麥克風布置47
• 3.2 三種實驗模型的聲指向性結果47-53
• 3.3 小結53-55
• 第4章 聲源定位及應用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算法驗證57-62
• 4.2.1 數(shù)值驗證57-58
• 4.2.2 一臺1.5MW風力機聲源定位實驗驗證58-62
• 4.3 鋸齒翼型風洞實驗中的聲源定位62-64
• 4.4 小結64-65
• 第5章 尾跡流場測量65-73
• 5.1 速度測量系統(tǒng)及測點布置65-66
• 5.2 流場測量結果66-72
• 5.2.1 NACA 634421翼型66-70
• 5.2.2 NACA 633418翼型70-72
• 5.3 小結72-73
• 第6章 本文結論與展望73-75
• 6.1 本文結論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-77
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及申請的專利情況77-79
• 致謝79

【共引文獻】

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本文編號：1003782