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锯齿尾缘降噪翼型优化设计研究

工程热物理学报 2022年第2期43卷 384-389页

作者：赵明智曹慧晶张明明徐建中中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院风能利用重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院洁净能源创新研究院大连116023

大量研究工作表明旋转风电叶片的主要气动噪声来自叶尖尾缘区域,一直以来都是严重影响居民生活和叶片气动性能发挥的重要因素之一。为此,针对决定叶片重要气动特性单元——二维翼型,采用有别于传统的仿猫头鹰翅膀锯齿尾缘流动控制方法,... 详细信息

大量研究工作表明旋转风电叶片的主要气动噪声来自叶尖尾缘区域,一直以来都是严重影响居民生活和叶片气动性能发挥的重要因素之一。为此,针对决定叶片重要气动特性单元——二维翼型,采用有别于传统的仿猫头鹰翅膀锯齿尾缘流动控制方法,将锯齿关键尺寸参数融入到风力机翼型设计之中,从而开发仿生锯齿翼型的优化设计方法,获得低噪声与高气动性能兼顾的仿生锯齿降噪翼型。相比原始风力机翼型,在维持气动性能不降低的前提下,新开发的仿生锯齿翼型降噪量达6.4 dB,充分说明了仿生锯齿降噪翼型优化设计的可行性。

关键词：风电叶片降噪锯齿尾缘优化设计气动特性

锯齿尾缘构型降低圆柱-叶栅干涉噪声的实验研究

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推进技术 2023年第2期44卷 156-169页

作者：黎霖卯鲁秦连健欣乔渭阳南方科技大学工学院广东深圳518055 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

通过在叶栅上游放置圆柱产生各向异性的湍流尾迹,并与下游叶片相互干涉产生干涉噪声,研究了仿生学锯齿尾缘构型对圆柱-叶栅干涉噪声的影响。针对西北工业大学航空叶轮机气动力学与气动声学实验室(TAAL)低压涡轮平面叶栅,在不同来流速度... 详细信息

通过在叶栅上游放置圆柱产生各向异性的湍流尾迹,并与下游叶片相互干涉产生干涉噪声,研究了仿生学锯齿尾缘构型对圆柱-叶栅干涉噪声的影响。针对西北工业大学航空叶轮机气动力学与气动声学实验室(TAAL)低压涡轮平面叶栅,在不同来流速度的情况下,使用远场圆弧阵列测量了叶栅远场噪声,并基于CLEAN-SC数据处理算法使用由31个传声器组成的线阵列测量识别了不同叶栅的尾缘噪声,得到了圆柱尾迹来流下锯齿尾缘构型的降噪效果。实验结果表明,不同锯齿尾缘构型的降噪效果存在差异,当来流为圆柱尾迹时,对叶栅尾缘噪声的识别测量结果显示此时锯齿尾缘降噪效果有限,最佳降噪量仅为1.296dB,当来流速度较高时,采用的锯齿尾缘构型无法降低圆柱-叶栅干涉尾缘噪声。

关键词：锯齿尾缘声源识别干涉噪声传声器阵列仿生学降噪

弧形锯齿尾缘对叶片气动噪声影响及机理的研究

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太阳能学报 2023年第1期44卷 171-178页

作者：张玲谷豪飞东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

以弧形锯齿尾缘叶片为研究对象,同时设置三角形锯齿尾缘和直尾缘叶片作为参照组,采用大涡模拟结合声类比方程的方法,对比分析不同攻角下3种叶片的声压级指向性、噪声频谱特性。通过分析3种叶片周围涡结构,进一步对弧形锯齿尾缘所特有的... 详细信息

以弧形锯齿尾缘叶片为研究对象,同时设置三角形锯齿尾缘和直尾缘叶片作为参照组,采用大涡模拟结合声类比方程的方法,对比分析不同攻角下3种叶片的声压级指向性、噪声频谱特性。通过分析3种叶片周围涡结构,进一步对弧形锯齿尾缘所特有的声学机理进行研究。结果表明:同三角形锯齿一样,弧形锯齿结构并未改变叶片声压级指向性呈偶极子分布的规律;弧形锯齿尾缘有效降低中高频段的噪声,低频段降噪效果不明显;锯齿结构影响尾缘处展向涡的发展,进而对叶片气动噪声产生影响,且弧形锯齿尾缘对尾部涡结构的影响程度大于三角形锯齿尾缘。

关键词：风力机叶片锯齿尾缘气动声学大涡模拟涡量

锯齿尾缘DU91-W2-250风力机翼型气动及噪声特性分析

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太阳能学报 2020年第12期41卷 221-228页

作者：汪瑞欣赵振宙王同光曾冠毓许波峰郑源河海大学能源与电气学院南京211100 南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室南京210016

采用脱体涡模拟与声类比的方法,研究锯齿尾缘结构对风力机专用翼型DU91-W2-250气动噪声的影响规律;比较直尾缘二维叶片C100、齿高分别为2.5%、5.0%、7.5%和10.0%弦长的C97.5、C95.0、C92.5、C90.0锯齿尾缘结构二维叶片,在不同攻角下近... 详细信息

采用脱体涡模拟与声类比的方法,研究锯齿尾缘结构对风力机专用翼型DU91-W2-250气动噪声的影响规律;比较直尾缘二维叶片C100、齿高分别为2.5%、5.0%、7.5%和10.0%弦长的C97.5、C95.0、C92.5、C90.0锯齿尾缘结构二维叶片,在不同攻角下近场噪声分布、远场噪声分布、涡结构和升力系数的变化规律。研究结果表明:翼型噪声声压级呈偶极子形状分布;随着锯齿高度的增加,噪声分布总体呈先增加后减小的趋势,C92.5锯齿尾缘结构在各攻角下的降噪效果均表现较好,C90.0锯齿尾缘结构次之,C97.5尾缘结构最差。在近场半径r=0.45 m及远场半径R=1.5 m比较发现,远场声压级偶极子分布特性更加明显,总体声压级较近场降低了5~10 dB。以直尾缘叶片升力系数的模拟结果来验证模拟精度,模拟结果与试验值吻合良好,证明模拟结果可反映真实情况。

关键词：风力机 DU91-W2-250 气动噪声气动性能锯齿尾缘

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临界攻角下锯齿尾缘压气机叶片气动特性

湖南科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 88-94页

作者：屈伟冯和英王俊娇杨成浩湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201

基于Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟,研究不同攻角下某型压气机叶栅的性能变化规律,获得临界攻角.分析临界攻角下不同齿高比(1.0~2.0)的锯齿尾缘叶片的气动特性及锯齿结构抑制流动分离的物理机理.研究表明:当攻角增至临界攻角时,... 详细信息

基于Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟,研究不同攻角下某型压气机叶栅的性能变化规律,获得临界攻角.分析临界攻角下不同齿高比(1.0~2.0)的锯齿尾缘叶片的气动特性及锯齿结构抑制流动分离的物理机理.研究表明:当攻角增至临界攻角时,叶栅的升压、扩压能力达到最大值,但此时伴随着流动分离、涡脱落等复杂流动现象,导致流动损失增加;锯齿尾缘结构能够改善叶片吸力面的流动分离,从而有效地减少吸力面边界层的厚度,延缓叶片失速,并能在不影响压气机增压能力的情况下降低损失;综合考虑流动损失及增压、扩压能力,齿高比在1.2左右时锯齿叶片的性能最佳;相较于基准叶片,最佳锯齿叶片的扩压能力基本相同,但是至少可以减少28.1%的流动损失,并提高1.2%的增压能力.

关键词：临界攻角锯齿尾缘增压比流动损失压气机

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锯齿尾缘对翼型气动性能影响的数值模拟研究

工程热物理学报 2013年第5期34卷 870-873页

作者：张学迅赵晓路徐建中中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100190 中国科学院风能利用重点实验室北京100190

风力机降噪的一种措旌是在叶片尾缘加装锯齿,但是尾缘锯齿对叶片气动性能影响的研究还不充分。本文采用SST湍流模型,应用定常N-S流动求解器,在雷诺数Re=3×10~6的条件下,数值模拟研究了带有三种几何尺度的锯齿尾缘的翼型在攻角0°到17... 详细信息

风力机降噪的一种措旌是在叶片尾缘加装锯齿,但是尾缘锯齿对叶片气动性能影响的研究还不充分。本文采用SST湍流模型,应用定常N-S流动求解器,在雷诺数Re=3×10~6的条件下,数值模拟研究了带有三种几何尺度的锯齿尾缘的翼型在攻角0°到17°范围内的气动特性。特定参数（h/λ=1和1.5）的STE在失速之前可提高翼型的升力,在工作攻角范围内综合气动性能优于原翼型。在小到中等攻角时,锯齿尾缘会减弱下游尾迹区中涡结构的展向一致性,有利于降低噪声。

关键词：锯齿尾缘气动特性数值模拟

多级轴流压气机失速首发级甄别及锯齿尾缘扩稳技术研究

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多级轴流压气机失速首发级甄别及锯齿尾缘扩稳技术研究

作者：商超群南京航空航天大学

学位级别：硕士

燃气涡轮发动机是应用最广泛的航空发动机,自诞生以来,燃气涡轮发动机始终朝着高性能、高经济性、高可靠性的方向快速发展,对发动机稳定性的要求也日益提高。压气机是燃气涡轮发动机的核心增压部件,其稳定性决定了燃气涡轮发动机的稳定... 详细信息

燃气涡轮发动机是应用最广泛的航空发动机,自诞生以来,燃气涡轮发动机始终朝着高性能、高经济性、高可靠性的方向快速发展,对发动机稳定性的要求也日益提高。压气机是燃气涡轮发动机的核心增压部件,其稳定性决定了燃气涡轮发动机的稳定性,因此压气机扩稳具有重要意义。旋转失速是常见的压气机不稳定工作状态,甄别多级轴流压气机的失速首发级,并采取相应措施扩大失速首发级的稳定工作范围,可大幅提升扩稳技术实施的针对性和有效性。锯齿尾缘结构能够产生流向涡,改变叶片的流场特征,是压气机扩稳和降噪技术的研究热点。在此背景下,本课题以锯齿尾缘叶片作为流动控制策略,期望提高失速首发级的稳定性,进而增大多级轴流压气机的稳定工作范围。本文以两级轴流压气机为研究对象,首先通过最大静压升系数法甄别出该压气机的失速首发级,为锯齿改型的叶排选择提供依据。其次,通过数值模拟的方式,探究了锯齿尾缘对多级轴流压气机的性能和稳定性的影响,结果表明尾缘锯齿结构减轻了尾迹对下游转子叶片的负面影响,大幅拓宽了压气机的稳定工作范围;流场分析表明锯齿尾缘结构能加强尾迹与主流区的掺混作用,改善叶栅尾迹特性,减小下游转子的攻角。最后,通过全环非定常数值模拟研究了锯齿尾缘在压气机旋转失速过程中的作用,结果表明锯齿尾缘结构推迟了压气机出现失速团的时刻和失速团完全发展的时刻,延后了压气机的旋转失速。

关键词：轴流压气机失速首发级锯齿尾缘气动稳定性数值模拟

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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锯齿尾缘对风电机组气动性能的影响

东方电气评论 2022年第1期36卷 50-55页

作者：曾明伍杨俊伟孙振业吴鑫波东方电气风电股份有限公司四川德阳618000 扬州大学江苏扬州225127

随着我国风电场建设由三北地区向西南山区、沿海等地区转移,同时风力机的风轮直径已经突破200米,风力机的噪声问题越来越严重。锯齿尾缘是目前最常用的风电叶片被动降噪附件,但也导致风电机组气动性能和载荷发生变化。在扬州大学低速风... 详细信息

随着我国风电场建设由三北地区向西南山区、沿海等地区转移,同时风力机的风轮直径已经突破200米,风力机的噪声问题越来越严重。锯齿尾缘是目前最常用的风电叶片被动降噪附件,但也导致风电机组气动性能和载荷发生变化。在扬州大学低速风洞开展了翼型升力、阻力、表面压力分布等风洞试验研究,验证了不同锯齿尾缘对翼型气动性能的影响。采用大型风力发电机组设计与分析软件BLADED进行仿真模拟,探讨了锯齿尾缘对风电机组气动性能的影响,评估了锯齿对叶根稳态载荷的影响。结果表明,锯齿尾缘会提高风电机组气动性能,也会增大叶根稳态载荷。

关键词：风电机组锯齿尾缘风洞试验气动性能

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锯齿尾缘风力机叶片气动及噪声性能研究

能源研究与利用 2023年第6期 8-13,41页

作者：马俊祥赵振宙郑康乐张克凡吴昊张爽华能国际电力股份有限公司河南清洁能源分公司郑州450003 河海大学能源与电气学院南京211100 华能临河热电厂内蒙古巴彦淖尔015002

为理解锯齿尾缘风力机的气动噪声原理和气动性能,以NREL Phase VI风力机的锯齿尾缘仿生叶片为研究对象,在7 m/s风速工况下,采用分离涡和FW-H方程模拟相结合的方法进行仿真,获得并对比5个叶片展向位置的压力系数和声信号声压指向性。研... 详细信息

为理解锯齿尾缘风力机的气动噪声原理和气动性能,以NREL Phase VI风力机的锯齿尾缘仿生叶片为研究对象,在7 m/s风速工况下,采用分离涡和FW-H方程模拟相结合的方法进行仿真,获得并对比5个叶片展向位置的压力系数和声信号声压指向性。研究表明,在叶片吸力面靠近叶尖的尾缘区域,风力机原型相比于锯齿型出现了明显的分离现象;锯齿型叶片声压级在前缘处较大,尾缘处次之;锯齿结构改变了壁面分离模式,使流场得到改善,降低了风力机噪声的声压级,提高了叶片的气动性能,同时也说明了风力机叶片前缘与尾缘是噪声集中产生的位置。研究结果能够为风力机降噪提供重要的理论依据。

关键词：锯齿尾缘仿真模拟边界层分离涡模拟 FW-H方程