考虑气动噪声的风力机翼型设计及其应用

发布时间：2020-12-31 23:15

　　随着风力机向大型化发展,风力机噪声问题不可忽略。由于叶片产生的气动噪声近似地与叶尖速度的五次方成正比,风力机制造商通常要对叶尖速度进行一定的限制,这显然制约着风力机的捕能效率,如何优化风力机的噪声性能已成为行业发展的必然,设计出气动性能优良并低噪的翼型,则可以使风力机叶片在设计时能突破因噪声引起的转速限制。本文首先对翼型理论、风力机气动设计理论以及噪声基础知识进行了阐述,接着分析了风力机翼型自身噪声的分类和产生机理,提出了一种可行的翼型优化方法,为翼型气动噪声的优化及在叶片中的应用奠定了基础。为了获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型,我们将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中,同时为了评价翼型气动噪声水平,对翼型自身噪声进行了讨论和研究,应用NASA基于大量风场和风洞实验而得到的翼型自身噪声模型进行建模。采用型函数扰动法表示翼型廓线,以翼型自身噪声水平作为优化目标,将气动特性作为性能约束,把翼型相对厚度作为形状约束,建立了翼型的优化设计模型。设计过程中,采用XFOIL获取翼型边界层参数,及对翼型的气动性能进行评价。将流场求解程序和直接优化方法相结合,采用改进后的复合形法进行搜索寻优,用... 

【文章来源】：汕头大学广东省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 全球风电发展现状
    1.2 国内风电发展现状
    1.3 本文选题背景和意义
    1.4 本文主要工作
    1.5 本文创新点
第二章 风力机翼型基本理论
    2.1 风力机翼型的发展史
    2.2 翼型的几何参数
    2.3 翼型的气动特性
        2.3.1 攻角的影响
        2.3.2 雷诺数的影响
        2.3.3 马赫数的影响
        2.3.4 翼型边界层理论
    2.4 风力机专用翼型
    2.5 本章小结
第三章 风力机气动设计理论
    3.1 动量理论
    3.2 叶素动量理论
    3.3 叶素动量理论的修正
        3.3.1 叶尖损失和轮毂损失
        3.3.2 叶栅理论
        3.3.3 高推力下的修正
    3.4 Glauert优化理论
    3.5 本章小结
第四章 风力机翼型气动噪声
    4.1 噪声基础知识
        4.1.1 噪声的物理度量
        4.1.2 噪声频谱
    4.2 翼型自身噪声
        4.2.1 湍流边界层尾缘噪声
        4.2.2 分离流噪声
        4.2.3 层流边界层脱落涡噪声
        4.2.4 钝尾缘噪声
        4.2.5 叶尖涡噪声
        4.2.6 指向性函数
    4.3 本章小结
第五章 翼型优化方法
    5.1 翼型的参数化表达
    5.2 复合形法简介
        5.2.1 初始复合形的构成
        5.2.2 复合形法的基本运算
        5.2.3 复合形法的改进
    5.3 翼型优化流程
    5.4 本章小节
第六章 翼型优化算例及其应用
    6.1 翼型优化算例
    6.2 叶片优化算例
        6.2.1 总体参数设计
        6.2.2 叶片气动外形设计
        6.2.3 叶片气动性能的比较
        6.2.4 叶片气动噪声的比较
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
硕士期间发表论文
个人简历



本文编号：2950483