偏航下风轮近尾迹声辐射路径的声阵列测量

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800103硕士学位论文（类别：全日制专业硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：动力工程论文题目：偏航下风轮近尾迹声辐射路径的声阵列测量英文题目：AcousticArrayMeasurementofSoundPathwayofNearWakeTrackofYawUnderwind学生姓名：侯熠导师姓名：高志鹰教授韩晓亮高工二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文I内蒙古工业大学硕士学位论文摘要风能是一种无污染可再生能源，运用风力发电技术解决生产和生活中的能源短缺是一种可靠的途径，大力发展

2、风电在世界范围内是一种趋势，对人类生产和生活有着十分重要的意义。随着风力机的单机功率不断增大，大规模风电场中风力机所产生的噪声问题也越来越突出，对周边人类的生产、生活以及自然界的动物造成一定影响。随着人们环境保护意识逐渐增强，对风力机气动噪声的研究就变得越来越重要，而关于运行中风轮在近尾迹流场中的噪声路径传播规律，目前相关研究甚少。本文基于风洞开口端对不同偏航角度下运行中的水平轴风力机低频噪声源的主要分布及最大声能量的传播路径进行了初步研究，并对比了不同叶面结构的叶片声源特性，初步找到了风力机近尾迹最大声能量的传播路径轨迹以及涡声相互关系

3、。本次试验在研究声能量集中位置的传播轨迹时，以等间距L布置了旋转面毗邻后方的11个不同的测量截面，进行数据采集分析并在声学后处理软件中将每个截面下的声源坐标进行平均拟合后做出传播路径图。发现风力机在每个旋转基频下的集中声能量传播路径都是以弧度逐渐减小的螺旋状曲线向叶尖外轴向传播，且传播过程中与风轮旋转方向相反；从频谱图可以得知随着测量截面距离旋转面的间距增加，声压级SPL是逐渐降低的趋势。在最高能提供20m/s来流风速的B1/K2风洞实验室中，将阵列噪声源定位测试技术应用于水平轴风力机中，通过优化阵列测量位置进行噪声数据采集，同时结合声学

4、后处理软件的计算区域网格细化设置，从而得到声源位置坐标信息及声信号的频谱图。试验的结果表明，通过声阵列可以获得精准的旋转风力机声场数据信息，为今后研究风力机气动噪声提供了一定的理论基础。通过对噪声频谱图和声源分布图的分析，发现在不同偏航角度下风力机噪声源的声能量主要来自低频范围（200Hz），而且噪声最大声能量的频率是在风轮叶片旋转基频下。试验结果表明，随着风力机的来流风速或叶尖速比增加，风轮旋转噪声的声压级SPL和旋转基频逐渐递增；而在同转速下，随着偏航角度的增大，同工况下的声压级SPL也呈上升趋势；而当测量同截面下旋转噪声源位置时，发

5、现其不随工况及偏航角度的改变发生位置变化，且在风力机旋转面测量得到噪声源的位置是叶片靠近叶尖0.78R处；通过研究相同型号不同叶面结构的翼型噪声数据时，发现只有声压级SPL在相同工况下发生了降低，并且随风速增加其降低的趋势增大，而声能量集中位置并没有发生改变。关键词：水平轴风力机；噪声源；声压级；声传播路径；声阵列II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWindenergyisakindofpollution-freerenewableenergy.Usingwindpowergenerationtechnologytosolvet

6、heenergyshortageinproductionandlifeisareliableway.Developingwindpowerisatrendintheworldanditisveryimportantforhumanproductionandlife.Asthesingle-machinepowerofwindturbinescontinuestoincrease,thenoisegeneratedbywindturbinesinlarge-scalewindfarmshasbecomemoreandmoreprominen

7、t,causingcertainimpactsontheproductionandlivingofsurroundinghumansandanimalsinthenaturalworld.Aspeople'sawarenessofenvironmentalprotectiongraduallyincreases,theresearchontheaerodynamicnoiseofwindturbinesbecomesmoreandmoreimportant.However,therearefewrelevantstudiesonthepr

8、opagationrulesofnoisepathsinthenear-wakeflowfieldoftherunningwindwheel.Basedontheopenendofthewin