[發明專利]一種具有降噪結構的風力機葉片

有效

• 申請號: 201811635530.8
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109356802B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王瓏;唐澤靈;王同光;韓然;吳永健
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

本發明屬于風力機降噪應用領域，具體涉及一種具有降噪結構的風力機葉片，風力機葉片前緣以降噪結構作為填充材料，所述降噪結構包括相互貫通的小孔蜂窩層、大孔蜂窩層和聲波反射層，本發明依據能量轉化原理，噪聲使得氣體在蜂窩空芯內運動，產生粘性效應，在此過程中發生能量的轉化，使聲能轉變為熱能和變形能，最終在葉片腔體內消散。本發明無需改變風力機的氣動外形，在不改變風力機的氣動性能的前提下，有效的抑制了風力機噪聲，風力機葉片質量輕，結構簡單，無需維護，經濟適用，具有潛在的社會價值和經濟價值。

技術領域

本發明屬于風力機減噪應用領域，具體涉及一種具有降噪結構的風力機葉片。

背景技術

隨著經濟全球化的發展以及對環境保護的重視，清潔能源的需求日益迫切，風能作為一種清潔可再生的新型能源，其重要性愈發被人們重視，但當人們享受風能帶來便利的同時，風力機的噪聲問題愈發嚴重，制約了風力機的進一步推廣使用，風力機噪聲問題目前已引起了全世界的廣泛關注，其噪聲對人們的正常生活、學習、工作效率等方面都會造成重大的不利影響，一定頻率的噪聲更是會危及人體健康，誘發多種疾病，風力機噪聲通常包括葉尖湍流噪聲、尾緣湍流噪聲以及分離噪聲，研究各種噪聲的起源和規律，找到控制噪聲的方法，已成為亟待攻克的重要研究方向，鑒于此，發展有效降低風力機噪聲的相關技術，對進一步提升風力機的適用性和使用范圍具有重要的意義。

圍繞降低風力機噪聲這一目標，國內外學者開展了一系列卓有成效的研究工作，對風力機葉片的葉尖、前緣以及尾緣噪聲都已制定出了各種抑制措施，1972年，Roger等人對安裝了鋸齒結構的葉片前緣的氣動噪聲進行了研究；Bohn在翼型表面開微孔，發現翼型壁面微孔對某些特定頻率的噪聲具有抑制作用；Fink等人的風洞試驗表明，毛孔或氣孔的尾緣和鋸齒形尾緣是降低尾緣噪聲的有效方法；徐影博等人對葉片應用平板鋸齒和刷毛尾緣，發現鋸齒尾緣和刷毛尾緣對降低噪聲有明顯效果；Greenblatt等人在風力機葉片前緣安裝等離子激勵器來降低風力機氣動噪聲；Howe給出了使用鋸齒尾緣的翼型的噪聲預測公式；Chong等人對有厚度的鋸齒尾緣對翼型氣動噪聲的影響開展了研究，其結果表明有厚度的鋸齒尾緣的降噪效果要優于平板鋸齒尾緣；Glezer在風力機葉片壁上引入射流來抑制葉片失速，從而降低葉片的氣動噪聲。

綜上所述，目前對風力機噪聲的抑制主要是通過改變風力機氣動外形來實現，對風力機的氣動性能會造成一定不利影響，因此發展一種新型的、不改變葉片外形的風力機噪聲抑制結構有重要的實用價值，也將有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是針對目前的風力機噪聲抑制都是通過改變葉片的外形來實現而帶來氣動效率下降不足的問題，提出了一種新型具有降噪結構的風力機葉片，不需改變風力機葉片外形即可有效的抑制噪聲，結構簡單，設計合理，成本低廉。

本發明采用的技術方案為：

一種具有降噪結構的風力機葉片，風力機葉片前緣以降噪結構作為填充材料，所述降噪結構包括三層：第一層為設置有若干個小孔蜂窩的小孔蜂窩層，第二層為設置有若干個大孔蜂窩的大孔蜂窩層，第三層為聲波反射層，所述小孔蜂窩層、大孔蜂窩層和聲波反射層之間相互貫通。

進一步的，所述小孔蜂窩層中的小孔蜂窩與大孔蜂窩層中的大孔蜂窩的芯格形狀均為正六邊形。

進一步的，所述小孔蜂窩層中的小孔蜂窩與大孔蜂窩層中的大孔蜂窩中心重合，且每條邊相互平行。

進一步的，所述小孔蜂窩層中的小孔蜂窩邊長為3.5-4.5mm，高度為4.8-5.2mm。

進一步的，所述大孔蜂窩層中的大孔蜂窩的邊長為小孔蜂窩層中的小孔蜂窩邊長的1.5-2倍，高度為7.4-7.8mm。

進一步的，所述大孔蜂窩層中的兩個大孔蜂窩設置在沿葉片展向的距離d1為4.8-5.2mm，沿弦向的距離d2為5.2-5.8mm。