GE科研新成果影响未来风机叶片设计

    GE全球研发中心近日宣布了一项最新研究成果，将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，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。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%，这将生产出5吉瓦的额外电量，足够为纽约、波士顿和洛杉矶3个城市的全部居民提供用电。
    “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。”
    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。
    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。3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。”