"Качество и жизнь" № 4(16) 2017

Исследование аэродинамического шума производимого малой ветроэнергетической установкой в условиях рысканья

Н.А. Афанасьева, аспирант Донского государственного технического университета; г. Ростов-на-Дону
e-mail: nadezda.a.afanasyeva@gmail.com
В.В. Дудникд.т.н., профессор кафедры безопасности технологических процессов и производств Донского государственного технического университета; г. Ростов-на-Дону
 
С целью исследования аэроакустического качества малых ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, была поставлена задача прогноза с оптимальной точностью уровня и спектра шума. Рассмотрен шум турбулентного пограничного слоя как основной источник. Уровень звукового давления и спектр шума рассчитаны посредством классической, полуэмпирической модели ВРМ. Рассмотрено ухудшение аэродинамического качества ветроколеса в условиях наличия угла косой обдувки (ошибки рысканья), а также градиентов скорости вблизи мачты и в приземном слое. Результаты аэроакустических расчетов, показали фундаментальное значение локальных углов атаки для спектра шума. Уровень звукового давления находится в прямой зависимости от локальной скорости притекания, возрастая по мере удаленности участка лопасти от оси ее вращения. Спектр шума на локальным радиусе 0,185 м (при полном радиусе лопасти 1 м), с максимальными углом атаки 13,5° и скоростью притекания 6,26 м/с (в верхнем положении лопасти), сосредоточен в диапазоне относительно низких частот от 16 Гц до 700 Гц. В тоже время, на радиусе 0,875 м, угол атаки равен 4,63°, скорость притекания – 27,58 м/с, а спектр шума сосредоточен в широкополосном частотном диапазоне от 1,74 кГц до 20 кГц. Суммарный уровень звукового давления на радиусе 0,875 м составил 78,5 дБл.
 
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, шум турбулентного пограничного слоя, уровень звукового давления, спектр шума, угол атаки.
 
Литература
1. Glegg, S.A.L. The Prediction of Broadband Noise from Wind Turbines / S.A.L. Glegg, S.M. Baxter, A.G. Glendinning // Journal of Sound and Vibration. – 1987. – № 118(2). – Р. 217−239.
2. Grosveld F.W. (1985), Prediction of Broadband Noise from Horizontal Axis Wind Turbines / F.W. Grosveld // Journal of Propulsion and Power. – 1985. – № 1(4). – Р. 292−299.
3. Brooks, F.Т. Airfoil Self-Noise and Prediction / F.Т. Brooks, D.S. Pope, M.A. Marcolini // NASA Langley Research Center. Hampton. NASA RP-1218. – 1989. – 137 p.
4. Афанасьева Н.А., Дудник В.В., Гапонов В.Л. Моделирование обтекания горизонтально-осевой ветроэнергетической установки малой мощности в условиях рысканья // Инновации в сельском хозяйстве. Материалы по итогам 10-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», 21-22 мая 2016 г. – ФГБНУ ВИЭСХ. – 2016. – № 5(20). – С. 371–376.
5. Мхитарян А.М. Аэродинамика / науч. ред. Г.Ф. Бураго. – М. : Машиностроение, 1976. – 447 с.
6. Bullmore, A.J. Wind turbine measurements for Noise source identification / A.J. Bullmore [et al.] // Energy Technology Support Unit. – 1999. – ETSU W/13/00391/00/REP. – 346 р.
7. Lowson, M.V. Assessment and Prediction of Wind Turbine Noise / M.V. Lowson // Energy Technology Support Unit. Harwell. ETSU W/13/00284/REP. – 1992. – 59 p.
8. Oerlemans, S. Prediction of wind turbine noise and validation against experiment / S. Oerlemans, J.G. Schepers // International Journal of Aeroacoustics. – 2009. – № 8. – P. 555−584.
9. Гуринов А.С. Математическая модель динамики вращения ветротурбины и поворота малой ветроэнергетической установки для фермерских хозяйств посредством автоматической системы ориентации / А.С. Гуринов, В.Л. Гапонов // Вестник ДГТУ. – Т. 11. № 10(61) . – 2011. – С. 1763–1770.