[发明专利]风力发电机组的噪声仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组的噪声仿真方法，更具体地讲，涉及一种通过风力发电机设计时所采用的载荷数据与设计工作状况，使用多体运动学软仿真获得产生噪声的动力学激励源的噪声仿真方法。

背景技术

降低大型风力涡轮机发电机噪声是控制风力涡轮机噪声的一个重要部分。现有风力发电机的降噪措施主要是测量其音调并以予调避或设置降噪整体控制系统（如CN101818722A和CN101718582B）等方法。然而，这些方法对于详细噪音声场分布及其特性缺乏具体的分析和研究，进而许多处理方法是在测试的基础上，试验各种降噪的方式，改变其噪音声场衍射传播的方向和能量，从而达到降低噪音的目的。故而现有的降噪措施并不都能达到理想的效果，设计与测试噪音周期较长，不能从设计阶段就设计降噪的方法。为了更好地解决直驱机组发电机的降噪问题，需要提高降噪性能和各种降噪措施的可行性。

目前现有的风力发电机的噪声仿真计算的方法都是采用电磁仿真软件获得噪声激励源的方式来仿真计算风力发电机工作时的噪声分布情况。然而，现有电磁仿真软件对噪声源数据的输出采用一些近似与简化处理计算，未能考虑整机运行状态下的振动响应，同时现有许多电磁仿真软件的局限性对于与噪声仿真数据的交换上存在一定程度的“不兼容性”，以至于噪声仿真计算时读取需要数据比较困难。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种可针对各种结构和各种类型的风力发电机工作状态并提高噪声激励源的精准度的风力发电机组的噪声仿真方法。

根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组的噪声仿真方法，包括以下步骤：(a)根据风力发电机总体输入载荷以及风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷，对风力发电机进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷；(b)根据风力发电机的结构形式和降噪结构建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型；(c)将动力激励载荷施加到建立的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型，根据边界元或有限元的声场衍射理论仿真计算发电机的噪声衍射与分布。

优选地，所述风力发电机组的噪声仿真方法还包括以下步骤：(d)通过将步骤(c)中获得的仿真结果与风力发电机的噪声实验结果比较，来分析所述仿真结果的可靠性。

优选地，所述风力发电机组的噪声仿真方法还包括以下步骤：(e)根据所述仿真结果优化风力发电机的结构形式和/或降噪结构。

优选地，基于风力发电机的结构形式建立风力发电机的电机柔性结构模型。

优选地，步骤(a)包括：将风力发电机总体输入载荷作为多体动力学仿真计算模型的输入数据，并将风力发电机的电机柔性结构模型以及风力发电机组中除了发电机以外的其他结构的动力学子模型作为多体动力学仿真计算模型，对风力发电机的整体结构进行多体动力学仿真，以输出整机运行下的发电机部件动力激励载荷。

优选地，步骤(b)包括将风力发电机内声场边界元模型或有限元模型从时域转换到频域，步骤(c)包括将动力激励载荷从时域转换到频域并将频域中的动力激励载荷施加到频域中的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。

优选地，步骤(b)包括：通过使风力发电机的结构形式和降噪结构包络风力发电机内部空腔形成内部空腔边界或实体，来建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。

所述风力发电机组的噪声仿真方法通过具体结构形式与声场仿真分析，将降噪设计提前到发电机初始设计阶段，将噪声性能要求更完整地体现到整机的性能上，并提供噪声设计的详细处理流程。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，在附图中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法的流程图。

具体实施方式

在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法的流程图。