风力机近尾迹辐射噪声NAH测量

侯 熠

(内蒙古工业大学能源与动力工程学院 内蒙古呼和浩特 010051)

风力机近尾迹辐射噪声NAH测量

侯 熠

(内蒙古工业大学能源与动力工程学院 内蒙古呼和浩特 010051)

风电机组的主要噪声集中体现在叶片的气动噪声上，机舱的机械噪声己经得到了很好的控制。而目前对福射噪声传播机理不明确，其中一个重要的方法就是直接对噪声进行采集分析。此次试验是在直流式风洞中进行对旋转风力机近尾迹的辐射噪声定位测试研究，测量了不同风速不同尖速比的辐射噪声，建立了声压级与频率的对应关系。试验结果表明随着风速增大叶片旋转基频增大，对应的声压级增大；试验工况不同，声源位置在叶片不发生变化在叶片的0.72处且不发生改变。试验通过现场风机运转状况，进行实时数据采集分析近尾迹辐射设噪声，对噪声控制分析具有一定的价值意义。

气动噪声 近尾迹 旋转叶片 尖速比 声压级

引言

随着新能源的提倡发展，越来越多的人关注可再生能源的应用。即使在发达国家，风能作为一种髙效清洁的新能源也日益受到重视。风力机的使用给偏远地区带来许多方便，同时也能缓解因为火力发电带来的资源浪费。但风电机组的噪声影响也日益增大，给附近居民和生态环境带来了不便。所以针对风力机的降噪处理逐渐成为了人们关心的热点，确定旋转风轮的噪声源位置能对设计改进叶片及降噪起到一定指导意义。[1]

风力机噪声研究过程历经多年的发展，特别是近年来的迅速发展，已在模拟计算和试验测试等方面有了长足的进步，但这些研究成果与人们的预期仍存在一定的距离。结合目前测试技术的发展，对风力机辐射噪声指向性、频带分布、能量以及传播规律等研究仍有待深入。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变得越来越重要，而且，为设计低噪风力机提供实验数据和技术支持也亟待发展建立。[2]

一、试验设备及试验方法

试验用到的设备是丹麦B&K公司的声阵列(直径为0.78m，频率范围(10～20000Hz)满足测试需求，且配合60个传声器采集数据)及B&K公司数据采集前端及 LAN-XI 机箱前端；试验用的风洞为内蒙古工业大学风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室。

图1 数据采集前端及LAN-XI机箱前端

试验按照GB/T 6882-2008《声学声压法测定噪声源功率级》标准，在风力机旋转平面下游进行位置点三维区域划分，以风轮旋转平面为准，声阵列布置在后面20cm位置处测试。实验开始先利用热敏风速仪标定风速，待风速稳定进行试验数据采集。由于实验过程中传声器接受所有的声音，为了提高声音采样测量精度，克服环境因素对测量结果的影响，因此测量下应避免由于环境等因素的干扰，获得可靠的测量数据，首先对背景噪声进行测量；本次试验工况为风速为6-7m/s，尖速比为4.5，5；试验中对测量数据多次采集，每次采集时间为1s，目的是为了减小试验中产生的误差。[3]

二、实验结果分析

以风速为7m/s尖速比分别为4.5和5为例，待风速稳定后进行数据采集，采集后数据分析如图2：

由图可以清楚看出，噪声源的位置并没有随风速与尖速比改变而改变，即叶片的0.72处为最大的噪声源点。[4]

此外试验过程中的风轮旋转基频以及对应声压级和频率变化如表1所示：

图2 v=7m/s λ=4.5、5以及6m/sλ=4.5

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试验结果说明随着风速增大，声压级是逐渐增大的，旋转基频也同样是逐渐增大的；相同风速下尖速比增大，对应的叶片旋转基频与声压级是增大的。

结语

通过试验的方法对运行中的风力机进行近尾迹辐射噪声的声源定位测量，我们可以得出以下结论：

1.排除环境噪声后发现，风力机近尾迹辐射噪声主要由叶片旋转基频及其谐波构成的离散噪声组成，且该离散噪声中由叶片离散的旋转噪声为主导噪声。声源位置是该叶片0.72处，且不随工况改变发生位置改变。[5]

2.风力机近尾迹辐射噪声主要以低频噪声为主且能量随频率成衰减趋势，随着风速尖速比增大声压级也成增大趋势，风轮的旋转基频增大。

3.从试验角度分析噪声源位置，有利于针对该位置范围作降噪设计，同时气动噪声的测量也是衡量叶片好坏的重要的参数之一，为开展对水平轴风力机近尾迹声场研究工作积累了经验。

[1]Catherine D.de Groot- Hedlin.Atmospheric Varia-bility and Infrasound Monitoring[M].USA： Springer，010： 470-502.

[2]Chong T P，Joseph P E，Gruber M.Airfoil self-noise reduction by non-flat plate type trailing edge serrations[J].Applied Acoustics，2013，74( 4) ： 607-613.

[3]司海青，同光.风力机噪声的预测方法研究[J].空气动力学学报，2011，9(6)：801—804.

[4]汪建文，杨，志鹰，雪青等.小型风力机风轮叶尖近尾迹区域噪声辐射测试与分析[J].沈阳工业大学学报.2010，2(1)：27-31.

[5]吴九汇.噪声分析与控制[M].中国：西安交通大学出版社,2011.16-17.

[6]汪建文，代元军，赵宏宇等.叶尖小翼对 S 参考翼型风力机叶尖尾迹区域噪声影响的实验研究[A].中国工程热物理学会学术会议论文[C].2012.