风电的大规模利用有效缓解了电力短缺和环境污染等问题,但风力机的运行会带来噪声,对人体健康会产生一定的危害,因此风力机的噪声成了目前风电发展的主要障碍之一。本文以一台1.5MW的三叶片水平轴风力机作为研究对象,采用基于IDDES湍流模型和FW-H声学模型相结合的CFD数值计算方法,研究正对风下不同来流对大型水平轴风力机气动噪声的影响,研究内容和研究结果如下:在均匀来流下,分别探究不同风速、不同叶尖速比和不同湍流强度下风力机压力场、速度场以及涡流场的变化规律,基于流场分析,进一步探讨对风力机叶片及四周、强涡区(叶尖近尾迹处、轮毂中心处、中心近尾迹处)以及尾流区的噪声影响。结果表明,在不同风速(6m/s、8m/s、10m/s,湍流强度为5%)下,叶片上下表面噪声的衰减速度远大于叶片前缘和尾缘,但其噪声衰减速度随风速增加而减慢。随着风速由6m/s增加至10m/s,轮毂中心处、叶尖近尾迹处、中心近尾迹处、尾流处监测点噪声分别增加了7.9dB、3.1dB、2.4dB、3.7dB,但强涡区的增速却下降。尾流各截面上的声压级在相位角90~o处为轴线对称,90~o下的声压级较0~o和180~o大了4.1dB。在不同叶尖速比(λ=5、6、7,风速为10.4m/s,湍流强度为5%)下,叶片上下表面噪声的衰减速度远大于叶片前缘和尾缘,同时其噪声辐射距离比叶片上下表面更远。当λ为5和7时,叶尖近尾迹处的噪声辐射受到加强,声压级增加了4.5dB;但λ=6的噪声辐射受影响较小,其声压级仅增加了0.5dB。随着叶尖速比增加,尾流区的噪声衰减速度减慢,其声压级在向下游延伸中减小了6.3dB。在不同湍流强度(I=14%、16%、18%、20%、25%,风速为10.4m/s)下,当湍流强度由14%增加至18%时,轮毂中心处、叶尖近尾迹处、中心近尾迹处、尾流处监测点噪声分别增加了8.8dB、3.3dB、6.3dB、7.1dB,但增至高湍流强度(20%和25%)时却分别减小了8.2dB、2.8dB、5.6dB、4.4dB。高湍流强度下,尾流的噪声衰减速度越慢,其噪声辐射距离更长,噪声具有更远的传播性。在剪切来流下,研究不同剪切指数下各部分的流场特征,基于流场分析,再探讨对风力机各区域噪声的影响。结果表明,叶片及四周的声压级在低剪切指数(0.1、0.15和0.2)下增加了1.2dB,但在高剪切指数(0.25和0.3)下增加了5.8dB。在高剪切指数下,叶片及四周的噪声衰减速度比低剪切指数下更慢。在轮毂中心处,高剪切指数下的声压级比低剪切指数下增加了10.3dB,但噪声衰减速度更慢,噪声辐射距离越远。在中心近尾迹处,高剪切指数下的噪声衰减速度较低剪切指数下更快。在尾流处,高剪切指数下的噪声衰减速度缓慢,其辐射噪声对下游的传播距离更远。高剪切指数下,近场的声源水平有小幅增加,但近场声压级的微小差异在远场声压级中得到增强。本文基于风力机流场分析,探究了不同来流下大型水平轴风力机气动噪声的变化规律,对优化风力机的气动设计具有一定的借鉴意义,同时也为限制风力机噪声提供一定的参考。