对风力机翼型气动噪声优化设计研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第47卷第14期机械工程学报Vl01．47NO．142011年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJu1．2011DoI：10．3901／JME．2011．14．134风力机翼型气动噪声优化设计研究水刘雄罗文博陈严叶枝全周鹏展2f1．汕头大学工学院汕头515063；2．长沙理工大学能源高效清洁利用湖南省高校重点实验室长沙410114)摘要：为获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型，将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中。为评价翼型气动噪声水平，

2、对翼型自身噪声进行讨论和研究，应用NASA基于大量试验而得到的翼型自身噪声模型进行建模。采用型函数扰动法对翼型廓线进行表示，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，建立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，采用复合形法进行搜索寻优，用Matlab编制优化程序。以NACA4415作为原始翼型进行优化设计，得到一种具有高气动性能、低噪声水平的风力机专用翼型。关键词：翼型噪声水平气动性能优化设计中图分类号

3、：TK83ResearchontheAerodynamicNoiseOptimizationofWindTurbineAirfoilLIUXiongLUOWenboCHENYanYEZhiquanZHOUPengzhan(1．CollegeofEngineering，ShantouUniversity,Shantou515063；2．KeyLaboratoryofEfficient&CleanEnergyUtilization，CollegeofHunanProvince，ChangshaUniversi

4、tyofScienceandTechnology,Changsha410114)Abstract：InordertoObtainwindturbineairf0ilswithhighlift_to‘dragratioandlOWnoiseleve1．theaerodynamicnoiseISlntroducedintothewindturbineairfoildesignprocess．Toevaluatetheairfoilaerodynamicnoiselevel，theairfoilself-noi

5、semodelisstudiedandtheNASAself-noisemodelbasedonextensiveexperimentsisappliedtomodelingtheairfoilaerodynamicnoise．Withtheairfoilprofiledescribedbyusingshapefunctionperturbationmethod，takingtheaerodynamicperformanceasaconstraint，anoiseoptimizationmethodiss

6、etupwiththeobjectivetosatisfythelowestself-noiseleve1．Inthedesignprocess．XFOILisusedtogettheboundarylayerparametersandevaluatetheairfoilaerodynamicperformance．Bycombinmgtheflowfieldsolverandthedirectoptimizationmethod，andusingthecomplexmethodtocarryoutthe

7、searchiterations，aMatlabbasedoptimizationprogramisdeveloped．BytakingNACA4415astheoriginalairfoilandapplyingthedevelopedprogram，anairfoilwithhighaerodynamicperformanceandlownoiselevelisobtained．Keywords：AirfoilNoiselevelAerodynamicperformanceOptimumdesign性

8、能，尽可能提高风力机的捕风效率【JJ。而随着现0前言代风力机的发展，对翼型综合性能的要求越来越高，对翼型的优化设计也从单一追求气动性能向多目标叶片作为风力机的关键部件，由不同的翼型截优化转变【jJ。面构成，直接关系到风力机各方面的使用性能，所风力机在工作的时候会产生相当大的噪声，对以对风力机翼型的设计就尤为重要。在早期的翼型周边生态环境造成破坏【4】。相关研究表明，由叶片设计中，设计者主要考虑的是如何优化翼型的气动产生的气动噪