（华北水利水电大学 450000）
摘要：本文利用FLUENT等相关软件对风力机进行了二维和三维的数值模拟计算。通过这些计算得出二维风力机翼型的气动特性以及容易产生噪音的情况和位置，同时分析三维风力机噪音的分布情况。通过改变一定量得出风力机噪音和叶尖桨距角、风力机旋转角速度有一定关系。这些关系为制造低噪声的风力机提供一些技术参考，有助于风力机降噪的相关研究。
关键词：风力机；降噪；数值模拟；
引言：随着社会及经济的发展，能源需求量不断增加。煤炭、石油、天然气等化石燃料得到大规模的应用。然而地球上这些化石燃料资源的储备是有限的，并且利用这些化石燃料所产生的大量的二氧化碳、氮氧化合物都对地球造成一定的污染。全球变暖、大气污染等问题恶化，特别是近几年的PM2.5逐年爆表。这些环境问题不断逼近环境容量和民众忍耐的极限。为了改善这一问题，实现经济与社会的可持续发展，可再生能源的开发与利用是不二之选。现如今，风力发电技术较为成熟并且效率高，故而风电已经成为全球的共同选择。地球的风能资源是十分丰富的，每年有KW•h的能量被大气吸收，产生KW•h的风能。所以对于风能的应用是迫切解决能源短缺问题的重要解决方法。但是风力发电一个重要的问题就是噪音。这就使风力机发电的使用受到限制，大部分的风力机布置在山区。同时噪音不仅引起环境污染，还会造成结构的疲劳和破坏。所以，风力机降噪已经是一个关键技术指标之一。
1、风力机噪声产生原因
风力机辐射的声功率总是伴随着电功率的。风力机的噪声可以分为机械噪音和气动噪音两个方面。占主导地位的是气动噪音。
1)风力机的机械噪音
机械噪声来源于机械部件的相对运动和动态响应，这使得风力发电机必须距离公共建筑物有一定的距离，以减少噪声对人们生活的不良影响。机械噪声来源于不同的机械组件，如发电机和齿轮箱，其传播一般沿着相关结构辐射到其表面。而机械噪声可以通过“空运”和结构传递来传播。“空运”为噪音直接从组件表面或内部传播到空气中，结构传递是噪声首先传播到结构组件，再辐射到另一个结构组件表面。
2)风力机的气动噪音
气动噪声是由于气流湍流动荡或气流与叶片周围边界层相互作用而产生的。也就是风力机叶片旋转导致大量复杂的气流运动，从而产生噪音。气动噪音可以分为低频噪音、湍流入流噪音和翼型自激励噪音
目前对于机械噪声的控制已有成熟的工程方法，而降低气动噪声仍是当前主要的研究问题，因而进一步降低风力机噪声的核心就是如何降低占主导地位的气动噪声。
2、二维风力机翼型流场分析
本文选用NACA0012翼型研究对风力机翼型进行二维流场的特性分析。如下图像选用的是攻角为4°的模型，对二维风力机翼型进行数值模拟，从而得知风力机运行时流线和压力以及速度的分布情况，从而分析噪音的可能产生来源。
改变风力机的转速，可以得到各自监测点的噪音声压级。通过上图可以得出转速的增加使噪音声压级增加。各个监测点的噪音声压级随着转速的增加而随之增大。也可以看出随着和风力机叶片的距离越远，噪音的声压级越小，同时其衰减逐渐减小。所以为了减弱噪音对风力机的影响，选用较小的转速。使噪音声音降低。
4、结论
通过对风力机进行二维和三维的数值模拟。分析风力机翼型的气动特性，从而得出相关噪声产生的原因。之后对风力机进行三维气动噪声数值模拟分析，得出风力机噪音的主要来源。同时也进行影响噪音的相关参数的研究。得出噪音随着桨距角和风力机叶片转速的增加而减小，随着桨距角和风力机转速的减小而声压级减小。对噪音的减少有一定的影响。所以，减小桨距角和风力机转速是降低风力机噪音的两个比较好的方法。
参考文献：
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论文作者:尚瑞芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：风力论文; 噪音论文; 噪声论文; 声压论文; 转速论文; 机翼论文; 数值论文; 《电力设备》2017年第21期论文;