Page 136 - 《应用声学》2020年第6期

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而进行偏航动作。本文假设当观察者在风力机正前 见表7。结果显示，风力机仰角增大，1号叶片离观察
方时，风力机以顺时针方向旋转，若风从右侧吹向风 者距离减小，使得观察者位置的气动噪声越大，但增
力机，则风向为正值，若风从左侧吹向风力机，则风 长速度渐缓。
向为负值，反之亦然，分别计算不同风向下风力机的
气动噪声，计算结果见表 6。结果显示，当风向从正 表 5 不同风切变指数下机组气动噪声对比
对风力机到向两边移动时，噪声逐渐减小。在风向 Table 5 Comparison of aerodynamic noise
−20 ∼ 20 范围内，右侧风产生的噪声更大，其余 for different wind shear
◦
◦
风向范围内左侧风产生的噪声更大。
风切变指数 0.10 0.11 0.12 0.13
2.6 仰角的影响 声压级/dB(A) 48.10 48.13 48.12 48.12
为了避免风轮和塔架的碰撞，风电机组主轴具 风切变指数 0.14 0.15 0.16 0.17
有一定仰角。本文假定机组主轴向上突出时，角度 声压级/dB(A) 48.12 48.12 48.15 48.15
为正，反之为负，默认一只叶片方位角为 0 竖直向 风切变指数 0.18 0.19 0.20 0.21
◦
声压级/dB(A) 48.15 48.15 48.15 48.20
上时，其余两只叶片相隔 120 摆放。由于受风剪切
◦
风切变指数 0.22 0.23 0.24 0.25
影响，1 号叶片的声压级较其他两只更大，但不同的
声压级/dB(A) 48.20 48.20 48.20 48.26
仰角会对风力机的总气动噪声产生影响，计算结果
表 6 不同风向下机组气动噪声对比
Table 6 Comparison of aerodynamic noise for different wind direction

风向/( ) −30 −25 −18 −10 −5 −3 0
◦
声压级/dB(A) 45.96 46.46 47.08 47.66 47.93 48.02 48.12
风向/( ) 30 25 18 10 5 3 —
◦
声压级/dB(A) 45.64 46.32 47.10 47.71 47.97 48.07 —

表 7 不同仰角下机组气动噪声对比 区域产生的噪声是整个叶片气动噪声的主要部分，
Table 7 Comparison of aerodynamic noise 叶根区域翼型的选取对叶片气动噪声的影响较小，
for different tilt angle of wind turbine 因此叶片气动外形设计过程中，必须合理选择翼型

族，才能有效控制叶片气动噪声。
仰角/( ) −10 −8 −5 −3 0
◦
(2) 在不同入流速度下，叶片气动噪声随着弦
声压级/dB(A) 47.01 47.31 47.64 47.84 48.12
长的增加而增加，入流速度越大噪声越大。
仰角/( ) 10 8 5 3 —
◦
(3) 风力机气动噪声随风速、转速增加而变大，
声压级/dB(A) 48.76 48.68 48.50 48.36 —
当风轮转速达到额定转速附近时气动噪声最大，随
3 结论 着叶片桨距角增大，风力机气动噪声减小。因此为
了降低风力机噪声水平，必要时针对特定机位可采
本文以基于 NACA、DU 翼型的某风力机叶片
取提前变桨控制策略。
为研究对象，采用 XFOIL 和修正的 BPM 半经验模
(4) 风切变指数增大，风力机噪声源的声压级
型分析风力机叶片的气动噪声特性，得出以下结论：
(1) 翼型族的选取对风力机叶片气动噪声有较 总体呈上升趋势。当风向从正对风力机向两边移动
◦
◦
大影响，尖尾缘叶片比钝尾缘叶片产生的气动噪声 时，气动噪声逐渐减小。在风向−20 ∼ 20 范围内，
小。随着叶片尾缘厚度增加，风力机的气动噪声增 右侧风产生的噪声更大，其余风向范围内左侧风产
大。但当尾缘厚度超过一定值后，气动噪声出现减 生的噪声更大。风力机仰角越大，观察者位置气动
小趋势，但始终大于尖尾缘叶片产生的噪声。叶尖 噪声越大，但增长速度逐步变缓。