機械噪聲和結構噪聲是風力發電機組的主要噪聲源,而且對人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的,其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力,如提高加工工藝和安裝精度,使齒輪和軸承保持良好的潤滑條件等。為減小機械部件的振動,可在接近力源的地方切斷振動傳遞的途徑,如以彈性連接代替剛性連接;或采取高阻尼材料吸收機械部件的振動能,以降低振動噪聲。
(2)空氣動力噪聲
空氣動力噪聲由葉片與空氣之間作用產生,它的大小與風速有關,隨風速增大而增強。處理空氣動力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質中,因而不容易分離出聲源區。
(3)通風設備噪聲散熱器、通風機等輔助設備產生的噪聲。
2 噪聲控制
噪聲控制可以從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲接受者三方面入手[2] 。噪聲控制技術主要以噪聲的聲學控制方法為主,具體的技術途徑一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動的隔離、阻尼減振等。隔聲處理和吸聲處理屬于噪聲傳播降噪控制;振動的隔離和阻尼減振屬于阻尼減振降噪控制。這些噪聲控制方法的機理在于,通過噪聲聲波與聲學材料或聲學結構、振動波與阻尼材料或阻尼結構的相互作用消耗能量,從而達到降低噪聲的目的。
2.1 阻尼減振降噪控制
阻尼減振降噪技術是利用阻尼材料的特性以及阻尼結構的合理設計,耗散結構件的振動能量,來達到減振降噪的目的。阻尼減振技術近年來得到了迅速的發展,尤其在航空航天、汽車工業、儀器儀表、兵器、建筑業及家電行業等領域有著廣泛的應用。無論是在基礎理論方面,還是在新材料的研制以及應用技術方面都已成長為一個獨立的科學分支。
2.1.1 阻尼材料及其特性
材料阻尼是指材料內部在經受振動變形過程中損耗振動能量的能力[3]。阻尼材料也稱粘彈阻尼材料,或粘彈性高阻尼材料。它是一種兼有某些粘性液體和彈性固體特性的材料。粘性液體有耗散能量的能力,而不能儲存能量;相反,彈性材料有儲存能量的能力,而不能耗散能量。粘彈性材料介于兩者之間,當它產生動態應力和應變時,有一部分能量被轉化為熱能而耗散掉,而另一部分能量以位能的形式儲存起來。能量被轉化和耗散的現象表現為阻尼特性。利用它可抑制共振頻率下的振動峰值,減少振動沿結構的傳遞,降低結構噪聲。
各種阻尼材料都受環境溫度和工作頻率的影響,溫度不同,工作頻率不同,阻尼特性也不同。作為良好的阻尼材料,應在較寬溫度范圍和較寬頻率范圍具有較高的損耗因子,如圖1 所示。