GE科研新成果影響未來(lái)風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)

玻璃鋼大俠

    GE全球研發(fā)中心近日宣布了一項(xiàng)最新研究成果，將對(duì)未來(lái)風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響。通過(guò)高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，GE工程師突破葉片設(shè)計(jì)之前存在的局限性，探索新的方式來(lái)重新設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，主要致力于研究風(fēng)機(jī)葉片噪聲預(yù)測(cè)方式。現(xiàn)代的大功率并網(wǎng)風(fēng)機(jī)，其主要噪聲源自空氣動(dòng)力引起的葉片噪聲，這也成為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中最大的限制因素。降低葉片噪聲有助于降低風(fēng)電成本，提高發(fā)電量。GE預(yù)測(cè)，轉(zhuǎn)子噪聲降低1分貝，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每年發(fā)電量將提高2%，這將生產(chǎn)出5吉瓦的額外電量，足夠?yàn)榧~約、波士頓和洛杉磯3個(gè)城市的全部居民提供用電。
風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)上最大的限制源自空氣動(dòng)力學(xué)噪聲，GE全球研發(fā)中心風(fēng)能技術(shù)平臺(tái)負(fù)責(zé)人Mark JonKhof說(shuō)，通過(guò)運(yùn)用高性能計(jì)算來(lái)改善目前用于預(yù)測(cè)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(zhuǎn)子，從而提高發(fā)電量。
為確保設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)葉片不出現(xiàn)噪聲問(wèn)題，GE的研究人員在風(fēng)洞中進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的聲學(xué)測(cè)量，實(shí)地測(cè)量以確定可接受的噪聲水平，還在控制系統(tǒng)設(shè)置降噪運(yùn)行模式。有效建模有助于保持目前的低噪聲水平，同時(shí)提高發(fā)電量。
GE的測(cè)試包括運(yùn)用Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Red Mesa超級(jí)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的高仿真度大渦流模擬（LES）軟件，預(yù)測(cè)詳細(xì)的流體力學(xué)現(xiàn)象和風(fēng)機(jī)葉片噪聲。3個(gè)月內(nèi)，這一擾動(dòng)氣流通過(guò)風(fēng)機(jī)葉片的LES仿真連續(xù)在Red Mesa高性能計(jì)算上進(jìn)行。最終的流場(chǎng)預(yù)測(cè)獲得有價(jià)值的機(jī)理，可用于評(píng)估目前的工程設(shè)計(jì)模型、最能影響噪聲預(yù)測(cè)的假設(shè)、以及模型選擇的精確度和可靠性。