最新研发成果发现使风机噪声更小、效率更高的方法_GE_

最新研发成果发现使风机噪声更小、效率更高的方法

2013/9/18 8:18:18

2013年9月9日，GE全球研发中心宣布了一项最新研究成果，将有望对未来风机叶片的设计产生重要影响。通过高性能计算机进行复杂运算，GE工程师突破叶片设计之前存在的局限性，有助于探索新的方式来重新设计风机叶片，使其噪声更低，发电量更大。

GE与位于新墨西哥州阿尔伯克基的Sandia国家实验室合作，主要致力于研究风机叶片噪声预测方式。现代的大功率并网风机，其主要噪声源自空气动力引起的叶片噪声，这也成为风机设计过程中最大的限制因素。降低叶片噪声有助于降低风电成本，提高发电量。事实上，GE预测，转子噪声降低1分贝，每台风机每年发电量将提高2%。预计未来五年，全球会新增近240吉瓦装机。如果发电量提高2%，就会生产出5吉瓦的额外电量，足够为纽约、波士顿和洛杉矶三个城市的全部居民提供用电。

“毫无疑问，风机叶片设计上最大的限制源自空气动力学噪声，”GE全球研发中心风能技术平台负责人Mark JonKhof说：“通过运用高性能计算来改善目前用于预测叶片噪声的工程模型，我们能打造出叶尖速更高、噪声更低的转子，从而提高发电量。这不仅能为消费者节省能源开支，还会大大降低温室气体的排放量。”

Jonkhof补充道：“能够使用Sandia实验室的超级电脑对于开展这些实验意义重大，以及发现提高风能潜力的方式。能够使用高性能计算的资源对于需要在全球市场竞争的公司十分关键。”

为确保设计的风机叶片不出现噪声问题，GE的研究人员在风洞中进行风机叶片的声学测量，实地测量以确定可接受的噪声水平，还在控制系统设置降噪运行模式。有效建模有助于保持目前的低噪声水平，同时提高发电量。

“Sandia国家实验室和其他能源部国家实验室正在运用高性能计算攻克风能发电上复杂的设计问题，诸如降低风机叶片噪声来大幅减少风电成本。Sandia国家实验室让GE的研究人员能够洞察叶片噪声机理，以及设计工程师该如何改善他们的模型。”Sandia空气动力科学部门的Matt Barnoe说。

GE的测试包括运用Sandia国家实验室的Red Mesa超级计算机，运行斯坦福大学开发的高仿真度大涡流模拟（LES）软件，预测详细的流体力学现象和风机叶片噪声。三个月内，这一扰动气流通过风机叶片的LES仿真连续在Red Mesa高性能计算上进行。最终的流场预测获得有价值的机理，可用于评估目前的工程设计模型、最能影响噪声预测的假设、以及模型选择的精确度和可靠性。

“我们发现，高仿真度模型在准确预测风机机翼后缘噪声问题上发挥着至关重要的作用。”Jonkhof说：“我们相信，从模拟实验中获得的成果至少能为进一步改善噪声设计模型奠定基础。”

GE是全球风能领域的市场领导者。到2012年，GE风机全球装机总量已经超过20,000台，在30个国家和地区的项目装机总量超过28吉瓦。在中国，GE风机在中国的装机总量超过1000台。

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