风力机运行时所产生的噪声给陆上风电产业或风场建设带来了很大的挑战。风力发电机的传统降噪方法是针对风力机叶片和翼型,进行低噪音改良设计。但是,新的噪声测量结果表明,当风力发电机在风剪切和偏航条件下运行时,其所产生的噪声会随偏航和风剪切大小的改变而变化。这些噪声严重影响了居住在风力发电机或风场附近居民的日常生活。本文使用一款气动-气弹-噪声耦合求解器对NM80型风力机在风剪切和偏航入流工况下的气动和噪声特性进行研究。该耦合求解器是由负责流场计算的CFD软件EllipSys3D、用于气动和气弹计算的风力机理论计算软件FLEX5和基于BPM模型开发的气动噪声预测软件三部分组成,该耦合求解器对NM80型风力机气动性能的计算结果与风场实测数据吻合较好。本文对NM80风力机在均匀轴向入流、偏航入流、风剪切入流、以及风剪切和偏航同时存在的入流工况下的气动和噪声特性进行了计算。研究发现风剪切和偏航的存在会导致风力机气动特性有所下降,风剪切会导致风力机气动噪声略微变大,偏航反而会使风力机气动噪声有所下降。基于传统的变桨控制策略,本文给出了两种适合该耦合求解器的变桨优化方式,通过对变桨控制后四种不同入流工况下风力机气动噪声的计算,研究发现变桨控制后存在风剪切入流的工况中,风力机气动噪声的声压等级大致降低了 0.3 dB,而偏航工况下气动噪声则没有明显变化。变桨控制前后风力机气动噪声A加权声压等级无明显变化。风剪切工况下风力机气动噪声降低的原因主要是低频噪声(低于315Hz)的降低。