【摘 要】
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水平轴风力机在运行过程中产生的次声波噪声,成为风力机设计的一个关键问题之一。因此对风力机产生的次声波噪声的性质、辐射规律和关键参数对风力机次声波的影响研究具有十分
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水平轴风力机在运行过程中产生的次声波噪声,成为风力机设计的一个关键问题之一。因此对风力机产生的次声波噪声的性质、辐射规律和关键参数对风力机次声波的影响研究具有十分重要的意义。本文以10kW水平轴风力机远声场为例建立噪声数学计算模型,然后对观测模型进行进一步的修正,得到次声波的空间辐射以及次声波声压翼展方向和弦向的分布等规律。通过对关键参数的分析得到了风力机设计参数对风力机辐射次声波大小的影响规律。 本文首先对水平轴风力机的噪声进行了分类,发现风力机产生的气动噪声中危害性最大的噪声成分主要是频率在0-20Hz的次声波噪声。基于一般形式的FW-H方程,结合非齐次波动方程的求解方法得到FarassatlA的时域积分解。根据风电场与风力机叶片的特点和要求,推导得出风电场远声场次声波时域积分解公式,然后建立风力机次声波噪声的数学计算预测模型。其次,采用MATLABTM仿真数值计算软件,编写计算程序并对风力机辐射的次声波进行求解。计算分析一个周期内固定观察点接受的风力机产生次声波组成的相互比重关系。并对次声波噪声信号进行快速傅里叶分析然后进行频谱分析得到次声波的频率能量分布。再次,建立球形的次声波噪声观测模型分别计算风力机三个平面内辐射的次声波声压能量,对其计算结果进行对比和分析,发现次声波在空间的辐射规律。重新推导和修改观测模型,然后分别计算风力机沿叶展方向的每个叶素段和沿弦长方向产生的次声波,分别找出风力机沿叶展方向和弦长方向产生的次声波噪声的分布规律。最后,对不同关键参数风力机产生的次声波大小的影响进行了研究,分别对比不同转速、叶片半径和桨距角以上三种参数各自发生变化时,风力机产生的次声波噪声的变化。仿真结果表明:风力机的桨距角增大时,风力机旋转平面的次声波降低,下游平面增大;风轮半径增大和角速度增大的同时造成风力机功率随之增大,风力机产生的次声波噪声也就越大。
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