GE科研新成果影響未來風機葉片設計

玻璃鋼大俠

    GE全球研發(fā)中心近日宣布了一項最新研究成果，將對未來風機葉片的設計產生重要影響。通過高性能計算機進行復雜運算，GE工程師突破葉片設計之前存在的局限性，探索新的方式來重新設計風機葉片，使其噪聲更低，發(fā)電量更大。
GE與位于新墨西哥州阿爾伯克基的Sandia國家實驗室合作，主要致力于研究風機葉片噪聲預測方式?，F(xiàn)代的大功率并網風機，其主要噪聲源自空氣動力引起的葉片噪聲，這也成為風機設計過程中最大的限制因素。降低葉片噪聲有助于降低風電成本，提高發(fā)電量。GE預測，轉子噪聲降低1分貝，每臺風機每年發(fā)電量將提高2%，這將生產出5吉瓦的額外電量，足夠為紐約、波士頓和洛杉磯3個城市的全部居民提供用電。
風機葉片設計上最大的限制源自空氣動力學噪聲，GE全球研發(fā)中心風能技術平臺負責人Mark JonKhof說，通過運用高性能計算來改善目前用于預測葉片噪聲的工程模型，我們能打造出葉尖速更高、噪聲更低的轉子，從而提高發(fā)電量。
為確保設計的風機葉片不出現(xiàn)噪聲問題，GE的研究人員在風洞中進行風機葉片的聲學測量，實地測量以確定可接受的噪聲水平，還在控制系統(tǒng)設置降噪運行模式。有效建模有助于保持目前的低噪聲水平，同時提高發(fā)電量。
GE的測試包括運用Sandia國家實驗室的Red Mesa超級計算機，運行斯坦福大學開發(fā)的高仿真度大渦流模擬（LES）軟件，預測詳細的流體力學現(xiàn)象和風機葉片噪聲。3個月內，這一擾動氣流通過風機葉片的LES仿真連續(xù)在Red Mesa高性能計算上進行。最終的流場預測獲得有價值的機理，可用于評估目前的工程設計模型、最能影響噪聲預測的假設、以及模型選擇的精確度和可靠性。