Чисельне моделювання аероакустичних процесів під час обтікання сегментів лопатей вітряних турбін
Тип публікації :
Стаття
Дата випуску :
5 червня 2026 р.
Автор(и) :
Алексєєнко, Сергій
Накашидзе, Лілія
Золотаренко, Сергій
Мова основного тексту :
ua
eKNUTSHIR URL :
Том :
82
Випуск :
1
ISSN :
1812-5409
Початкова сторінка :
2218
Кінцева сторінка :
2055
Цитування :
[APA 7] Алексєєнко, С., Накашидзе, Л., & Золотаренко, С. (2026). Чисельне моделювання аероакустичних процесів під час обтікання сегментів лопатей вітряних турбін. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics, 82(1), 2218–2055. https://doi.org/10.17721/1812-5409.2026/1.13
[ДСТУ] Алексєєнко С., Накашидзе Л., Золотаренко С. Чисельне моделювання аероакустичних процесів під час обтікання сегментів лопатей вітряних турбін. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics. 2026. Т. 82, № 1. С. 2218—2055. DOI: 10.17721/1812-5409.2026/1.13 (дата звернення: 25.07.2026).
Представлено чисельну методику для дослідження аероакустичних процесів, що виникають під час обтікання сегментів лопатей вітрових турбін. Методика ґрунтується на розв'язанні стисливих рівнянь Нав'є – Стокса із застосуванням методу великих вихорів (LES) для точного моделювання турбулентних течій, що дає змогу враховувати складну взаємодію гідродинамічних й акустичних явищ. Запропонований підхід полягає в застосуванні прямого акустичного методу (DAS) для детального аналізу ближнього поля та аналогії Фоукс Вільямса – Гокінгса (FW-H) для ефективного прогнозування шуму в дальньому полі.
З метою верифікації методики чисельні експерименти проведено для аеродинамічного профілю NACA0012 в перехідних режимах обтікання. Відтворено ключові особливості течії, такі як відрив примежового шару, формування відривних зон, перехід примежового шару в турбулентний стан із повторним приєднанням до обтічної поверхні, утворення вихрових структур та їхня взаємодія із задньою крайкою як основне джерело аеродинамічного шуму. Наведено порівняння отриманого розподілу акустичних характеристик у ближньому полі з відомими розрахунковими даними.
Виконано дослідження шумових характеристик профілю NACA0012 у ближньому полі з використанням методу DAS, встановлено зв'язок між аеродинамічними особливостями потоку та механізмом генерації акустичних флуктуацій. Дослідження шумових характеристик у дальньому полі також проведено із використанням аналогії FW-H. Спектральний аналіз, виконаний на основі алгоритму швидкого перетворення Фур'є, продемонстрував узгодження отриманих частот тонального шуму, одержаних методами DAS і FW-H, а також кореляцію із відомими експериментальними даними.
Розроблена методика є ефективним інструментом для вивчення механізмів генерації шуму та може бути застосована у створенні малошумних конструкцій лопатей вітряних турбін.
З метою верифікації методики чисельні експерименти проведено для аеродинамічного профілю NACA0012 в перехідних режимах обтікання. Відтворено ключові особливості течії, такі як відрив примежового шару, формування відривних зон, перехід примежового шару в турбулентний стан із повторним приєднанням до обтічної поверхні, утворення вихрових структур та їхня взаємодія із задньою крайкою як основне джерело аеродинамічного шуму. Наведено порівняння отриманого розподілу акустичних характеристик у ближньому полі з відомими розрахунковими даними.
Виконано дослідження шумових характеристик профілю NACA0012 у ближньому полі з використанням методу DAS, встановлено зв'язок між аеродинамічними особливостями потоку та механізмом генерації акустичних флуктуацій. Дослідження шумових характеристик у дальньому полі також проведено із використанням аналогії FW-H. Спектральний аналіз, виконаний на основі алгоритму швидкого перетворення Фур'є, продемонстрував узгодження отриманих частот тонального шуму, одержаних методами DAS і FW-H, а також кореляцію із відомими експериментальними даними.
Розроблена методика є ефективним інструментом для вивчення механізмів генерації шуму та може бути застосована у створенні малошумних конструкцій лопатей вітряних турбін.
Ключові слова :
aeroacoustics numerical modeling wind turbines blade segments aerodynamic noise Direct Acoustic Simulation Ffowcs Williams – Hawkings analogy аероакустика чисельне моделювання вітрові турбіни сегменти лопатей аеродинамічний шум метод прямого акустичного моделювання аналогія Ффоукса-Вільямса-Гокінгса
Якщо не вказано інше, ця робота розповсюджується на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International