[發(fā)明專利]用于使翼型件的噪聲衰減的系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110309837.0
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102431642A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L·E·德拉克;A·A·蘭瓦拉;G·J·森岡德穆達(dá)利亞
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B64C11/18
• 分類號: B64C11/18;B64C3/10;F01D5/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);楊炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及翼型件，并且具體而言，涉及用于減少在翼型件的運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲的噪聲衰減系統(tǒng)。翼型件的實施例包括而不限于飛機(jī)機(jī)翼、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和推進(jìn)器葉片。

背景技術(shù)

在翼型件的運(yùn)行期間，流體(例如空氣)流過翼型件而形成邊界層。一般而言，該邊界層在翼型件的前緣的附近為層流式的，并且在翼型件的主體上面過渡成湍流狀態(tài)。翼型件的某些應(yīng)用涉及它們的旋轉(zhuǎn)，而這樣的旋轉(zhuǎn)翼型件稱為葉片。葉片可部署在風(fēng)力渦輪機(jī)中，其中，越過葉片的流體流使葉片旋轉(zhuǎn)。這樣的葉片還可部署在航空器中，其中，航空器發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片，并且該旋轉(zhuǎn)使流體流過葉片。翼型件的另一個應(yīng)用包括將它們部署成航空器的機(jī)翼且因此不包括翼型件的旋轉(zhuǎn)。

在運(yùn)行期間，翼型件會產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲。在風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下，噪聲也是在使用風(fēng)力渦輪機(jī)來產(chǎn)生功率方面的主要約束，因為噪聲可打擾位于附近的居民區(qū)中的人。

在翼型件的運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲的一個原因是翼型件的后緣與湍流邊界層中的湍流流的相互作用。湍流流包括與湍流動能相關(guān)聯(lián)的各種大小和強(qiáng)度的多組隨機(jī)定向的湍流渦旋。一般而言，與湍流渦旋相關(guān)聯(lián)的湍流動能越高，并且湍流渦旋越靠近散射邊緣，產(chǎn)生的噪聲就越高。此外，多組大渦旋與低頻噪聲相關(guān)聯(lián)，而多組小渦旋與高頻噪聲相關(guān)聯(lián)。渦旋大小的分布、渦旋對散射表面(例如翼型件)的靠近程度和人耳對噪聲的響應(yīng)確定了所感覺到的噪聲水平。

減少在翼型件的運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲而同時保持翼型件的空氣動力學(xué)性能是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本文中公開的一個示例性實施例，提供了一種翼型件。該翼型件包括包含前緣和后緣的主要部分。該翼型件進(jìn)一步包括噪聲衰減器，該噪聲衰減器聯(lián)接到主要部分上，并且設(shè)置在距后緣預(yù)定間隔處且設(shè)置成緊鄰后緣的至少一部分。噪聲衰減器具有處于后緣厚度的約0.5倍至約5倍的范圍中的弦長，并且相對于后緣而固定。

根據(jù)本文中公開的一個示例性實施例，提供了一種包括多個翼型件的風(fēng)力渦輪機(jī)。各個翼型件包括包含前緣和后緣的主要部分。該翼型件進(jìn)一步包括噪聲衰減器，該噪聲衰減器聯(lián)接到主要部分上，并且設(shè)置在距后緣預(yù)定間隔處且緊鄰后緣的至少一部分。噪聲衰減器具有處于后緣厚度的約0.5倍至約5倍的范圍中的弦長，并且相對于后緣而固定。

根據(jù)本文中公開的一個示例性實施例，提供了一種用于減少翼型件的噪聲的方法。該方法包括將噪聲衰減器設(shè)置成緊鄰翼型件的主要部分的后緣。該噪聲衰減器構(gòu)造成破壞越過主要部分的流體流的湍流渦旋以及減小與流體流相關(guān)聯(lián)的湍流動能。

附圖說明

當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中：

圖1示出了與緊鄰傳統(tǒng)的翼型件的后緣且在該后緣的下游的區(qū)域中的流體流相關(guān)聯(lián)的湍流動能場；

圖2示出了與傳統(tǒng)的翼型件的后緣的下游更遠(yuǎn)的區(qū)域中的流體流相關(guān)聯(lián)的湍流動能場；

圖3是部署了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的多個翼型件的風(fēng)力渦輪機(jī)的圖示。

圖4是根據(jù)圖3的一個示例性實施例的翼型件的圖示。

圖5示出了噪聲衰減器對與緊鄰根據(jù)圖3的一個示例性實施例的翼型件的后緣和噪聲衰減器的流體流相關(guān)聯(lián)的湍流動能場的影響；

圖6示出了噪聲衰減器對與根據(jù)圖3的一個示例性實施例的翼型件的噪聲衰減器的下游的區(qū)域中的流體流相關(guān)聯(lián)的湍流動能場的影響；

圖7示出了翼型件的后緣的下游的流體流的尾流結(jié)構(gòu)的時間尺度；

圖8示出了噪聲衰減器對根據(jù)圖3的一個示例性實施例的翼型件的后緣的下游的流體流的尾流結(jié)構(gòu)的時間尺度的影響；

圖9是示出了傳統(tǒng)的翼型件上的壓力分布和根據(jù)圖3的一個示例性實施例的翼型件上的壓力分布的比較關(guān)系的曲線圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的包括后緣和具有多個線材的噪聲衰減器的翼型件的圖示；以及

圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的包括后緣和帶有具有菱形截面的金屬線材的噪聲衰減器的翼型件的圖示。

部件列表：

10傳統(tǒng)的翼型件

12區(qū)域

14后緣

16區(qū)域

18風(fēng)力渦輪機(jī)

20翼型件

22轂

24主要部分

26噪聲衰減器

28部分

30連接器

32前緣

34后緣

36高壓側(cè)