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《偏航對風力機尾跡流場及氣動噪聲影響研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:學校代碼:10128UDC:學號:20121100145碩士學位論文（學生類別：全日制學術(shù)型碩士研究生學科名稱：熱能工程論文題目：偏航對風力機尾跡流場及氣動噪聲影響研究英文題目：ResearchonInfluenceofWakeFlowandAerodynamicNoiseofWindTurbineunderYawFlow學生姓名：鄔果昉導(dǎo)師姓名：張立茹副教授二○一五年四月內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文摘要自然界的風隨機性較強，剪切風、側(cè)偏風、陣風等復(fù)雜情況都會出現(xiàn)，且變化無法預(yù)知，這些情況的出現(xiàn)都會影響風力機的出力情況及使用壽命，且風力機氣動噪
2、聲對人類和自然環(huán)境的影響也不容忽略。因此，應(yīng)該關(guān)注偏航情況下風力機的出力情況及氣動噪聲情況。以直徑1.4m、翼型為NACA4415的水平軸風力機為研究對象，基于數(shù)值模擬計算，利用IDDES湍流模塊結(jié)合聲學FW-H方程的方法對偏航狀態(tài)下水平軸風力機的流場及聲場特性進行研究，得到風輪及近尾跡的流動與聲輻射的部分規(guī)律，為風力機偏航情況下的氣動特性及氣動噪聲的計算及試驗提供了一定的研究基礎(chǔ)。模擬結(jié)果表明：隨著偏航角的增大，壓力面的最大壓力區(qū)域逐漸減小，吸力面每層負壓區(qū)域逐漸減小，葉尖區(qū)域壓強差逐漸減小，引起風輪做功能力減弱，升力系數(shù)減小，最終導(dǎo)致扭矩減小，風
3、輪輸出功率下降：額定工況下，不偏航情況下，風力機輸出功率為205.51W，偏航角為30°時功率下降了31%；風輪尾跡流場的偏斜角度增加，導(dǎo)致軸向速度相差越來越大：在徑向位置0.2R～0.3R及0.9R～R處，軸向速度增加明顯，在0.3R～0.9R處，軸向速度增加趨緩；風力機尾跡流場中存在葉尖渦和中心渦，葉尖渦和中心渦遠離風輪旋轉(zhuǎn)平面并向下游進行擴散，渦量的幅值逐漸減小，并漸漸消失。切向擾動決定渦，法向擾動決定聲，兩者在氣體運動過程中的能量轉(zhuǎn)換及相互作用形成渦、聲干擾。以風力機流場的研究為基礎(chǔ)，進一步分析偏航狀態(tài)下氣動噪聲的情況：對風力機聲源進行分析，
4、得到聲壓脈動時均值在靠近葉尖部位相對較大，其較大值的區(qū)域隨偏航角的增大減小；不同偏航角的噪聲的能量都主要集中在400Hz以下的低頻段，4個偏航角基頻對應(yīng)的總聲壓級分別為109.67dB、109.42dB、109.02dB、108.45dB；不同偏航角下聲輻射在垂直風輪旋轉(zhuǎn)面方向距離軸線越近的聲壓級越高，隨軸向距離的增加聲壓級逐漸衰減；在垂直于入口面方向聲壓級在距離聲源面遠的一側(cè)隨偏航角的增加逐漸降低，距離聲源面近的一側(cè)隨偏航角的增加逐漸升高；在xoy平面內(nèi)與xoz平面內(nèi)不同偏航角仍在葉尖處聲壓級最大，中心軸上聲壓級最小，隨偏航角的增大，相應(yīng)位置上的聲
5、壓級有所減小。通過L1124（4×6）混合正交進行直觀分析和交互作用的分析，得到偏航角與轉(zhuǎn)速共同作用對輸出功率和氣動噪聲的影響大于其單獨作用時的影響。為風力機在使用過程中能達到高性能，低噪聲提供依據(jù)，也為風力機設(shè)計提供參考。關(guān)鍵詞：水平軸風力機，偏航，輸出功率，聲輻射，指向性I內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文ABSTRACTShearwind,crosswind,gustywindandsoonareappearinginnatural,whichwillaffecttheoutputandworkinglifeofwindturbines,andthea
6、erodynamicnoiseonhumansandthenaturalenvironmentcannotbeignored.Therefore,weshouldfocusonthesituationofoutputandaerodynamicnoiseunderyawflow.Wehavesuccessfullyestablishedthehorizontalaxiswindturbinemodelwithdiameter1.4m,airfoilNACA4415,itwereresearchedcharacteristicsonflowfielda
7、ndacousticfieldunderdifferentyawanglesbasedonthenumericalsimulation,usedIDDESturbulencemodelcombinedwithFW-Hequation.Itgotapartofthelawonnearwakeflowfieldandacousticfieldofwindturbines.Itwilloffercertainresearchfoundationforaerodynamiccharacteristicsandaerodynamicnoiseofwindtur
8、bineunderyawinthefuture.Thesimulationresultsshowthatth
