S型叶尖小翼对风轮振动频率影响的研究

利用PULSE16.1结构振动分析系统,针对直径1.4 m的小型水平轴风力机风轮分别在安装S型叶尖小翼与否的状态下进行静、动频测试,通过静频数据结合谱分析法识别风轮动频。研究发现,S型叶尖小翼导致风轮1、2阶振动静频下降,其对2阶振动静频的衰减幅值较1阶振动大,对同阶反对称振动静频的衰减作用较对称振动大,并具有显著调节风轮2阶反对称振动动频和对称振动动频间差值的效用。研究同时发现,S型叶尖小翼可有效改变风轮1、2阶振动动频曲线走势,从而有效调节风轮进入和脱离共振区的转速,这对于风轮最佳转速设计和避免共振设计具有较重要的意义。S型叶尖小翼对圆盘效应振动频率和轴向窜动效应振动频率影响很小,但在很大区域的转速范围内,圆盘效应振动动频曲线总是伴随风轮转速1倍频,并出现在1倍频振动带范围内,这一发现有可能为很多风力机叶片在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤事故提供新的解释。

S型叶尖对风力机气动噪声的影响研究

运用延迟分离涡模拟（DDES）对传统直叶尖风轮和S型叶尖风轮尾迹流场声场进行研究,重点对风轮输出功率、叶尖区域声辐射进行了分析。结果表明：S型叶尖风轮输出功率提高;所选观测点上S型叶尖风轮总声压级为96.12 d B,比传统直叶尖风轮减少2 d B;S型叶尖频谱图中声压级总体处于20-40 d B,比传统直叶尖低10 d B左右,声压级降低效果比较明显;风轮辐射声总声压级随着测点距离远离风轮逐渐衰减,S型叶尖风轮的总声压级比传统叶尖风轮低,降幅在1-8 d B;相对于传统直叶尖风轮,S型叶尖风轮在4条所选观测线上总声压级降低幅度分别增大了22.0%,24.6%,29.6%,46.0%。沿着半径增大方向,S型叶尖的总声压级的降低幅度要大于传统直叶尖,辐射声降低效果明显。DES方法对于风力机流场声场的模拟计算是可行的。