基于Combo Array测试及Beamforming的风轮声源识别
风电已经成为世界电能的一个主要来源,风力机的噪声问题成为制约其广泛应用的因素之一。运行的风轮附近是风力机气动声源的主要区域。本文以风轮旋转平面作为声源面,应用B&K60通道Combo Array在不同来流风速和尖速比下对水平轴风力机近尾迹声场进行了声阵列测试,对各通道采集的阵列传声器数据运用波束形成算法计算分析声源面内的声源分布规律。在此基础上,对安装不同小翼风力机声源面内的声源进行研究,分析叶尖小翼对声源面内声源的影响。 通过声源面内声功率频谱图分析可知:在低频带1152~2544Hz、高频带3712~5632Hz两个分析频带内,声源面内的声功率级分别随着尖速比和风速的增加而增大,频率越高,增大的幅度越高;而且,这种趋势随尖速比的变化比随风速的变化更明显。 低频带声源在叶片上的位置主要集中在r/R=0.6~0.67区域附近,高频带声源主要集中r/R=0.77~0.84区域附近;在分析频带内,声源在叶片上的位置不随风速和尖速比的变化而变化,但是声源所对应的频率随r/R增大而增高。声源分布呈不对称性,声源分布不对称性是由声源的指向性和运行风轮尖速比波动引起的。 加装结构合适的小翼后,风力机的噪声总声压级降低,声源面内低频区间能量降低,高频区间能量增加。同时,在低、高频带内声源在叶片上的位置沿径向向外移动,低频带声源位置比高频带声源移动的距离更远。四种小翼对比分析发现,降噪效果最差的V2型小翼低频带声源位置沿径向方向移动的距离最远,高频段声源位置沿径向方向移动的距离最近;降噪效果最好的S1型小翼低频带声源位置沿径向方向移动的距离最近,高频段声源位置沿径向方向移动的距离最远。 本文在低速风洞实验室中,成功地将Combo Array测试技术和波束形成算法应用于水平轴风力机风轮声源识别,得到了较好的测试和计算分析结果。研究结果表明,阵列测试法能够较好的采集到运行风力机产生的复杂声场信息,可以定位运动声源,为旋转机械气动噪声测试分析积累了实验经验。同时,也为水平轴风力机近尾迹压力测试和流动测试分析提供对比数据,为CFD/CAA模拟计算结果的验证提供实验数据,为高性能、低噪声的风力机设计积累了基础数据。
风力机;风轮旋转;气动声源;波束形成算法;Combo Array测试;机械气动噪声测试
内蒙古工业大学
硕士
动力机械及工程
高志鹰
2013
中文
TK831.1;TB533.1
63
2013-12-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）