翟国庆,徐 婧,郑 玥,李争光 (浙江大学环境与资源学院环境科学系,浙江 杭州 310058)

噪声问题已成为限制风电场选址和大规模布置的一个制约因素[1].准确预测风电场的噪声影响可为风电场选址和风电机组的合理布局提供科学依据.国内目前通常采用不考虑指向性的点声源模型估算风电场声场分布,预测结果与实际往往相差较大.国外对风电机组噪声研究较多.其中,美国航空航天局(NASA)研发了一种半经验模型预测后缘为钝形的双叶片风电机组远场轴向噪声(以下称NASA模型)[2-4].

随着技术的进步,现代风电机组噪声的声级和频谱都发生了变化.现有NASA模型已不适用于我国自主研发的后缘为尖形的三叶片风电机组噪声预测.本文对NASA模型进一步作了研究修正,并采用不同型号风电机组实测数据对模型进行验证,建立了适合于我国风电机组的噪声预测模型.

1 研究方法

1.1 NASA模型的基本形式

Grosveld等[2-4]将风电机组的宽频噪声分为3个部分:

1.1.1 吸入湍流噪声 由于来流速度场随机脉动会在叶片表面产生随机的压力脉动,因而产生辐射的随机噪声场.

式中:SPLa,1/3表示吸入湍流噪声1/3倍频程频带声压级;f为1/3倍频程中心频率;B为叶片数量; φ为风轮中心与预测点连线和叶片转动平面间的夹角(图1);ρ为空气密度;C0.7为0.7倍风轮半径处的叶片弦长;R为风轮半径;σ2为平均湍流强度;U0.7为0.7倍风轮半径处的自由层速率;r0为风轮中心到预测点的直线距离;c0为声速;S为斯特劳哈尔数,S=16.6;h为轮……