CN116541971A - 表示全标度风力涡轮机噪声 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及表示全标度风力涡轮机噪声。描述了对风力涡轮机进行气流模拟的技术。这些技术包括导入包含三维叶片几何形状的数字化表示的文件，从文件中提取叶片构造参数，以及基于叶素动量理论(BEMT)计算经过包含叶片的风力涡轮机的低阶气流以确定节段攻角和自由流速度、边界层转变和声学噪声结果。这些技术还包括对给定数量的叶片节段进行气流模拟，以及生成虚拟麦克风环。该过程还包括计算虚拟麦克风环处的噪声频谱以及混合所生成的噪声频谱，以及通过噪声频谱的傅立叶逆变换从每个节段生成合成噪声信号，以及将噪声频谱转换成音频轨道。
Description
技术领域
本描述涉及表示风力涡轮机中旋转叶片的噪声。
背景技术
风力涡轮机的一些主要部件包括塔架(tower)、测量风速的风速计(其测量结果被传输到控制器)和叶片，通常是附接到轮毂的三个叶片。风力涡轮机还包括位于塔顶并且包含齿轮箱、低速和高速轴、发电机和制动器的机舱(nacelle)。此外，风力涡轮机包括变桨(pitch)系统，用于调整叶片相对于风向的位置和角度。叶片和轮毂通常被称为涡轮机转子或简称为转子。
噪声构成了风能的广泛应用的重要障碍。风力涡轮机通常以较低的功率操作，尤其是在背景噪音水平较低的夜间。在夜间操作风力涡轮机和/或减少功率会导致年度能源产量的整体减少以及随之而来的收入损失。
在设计风力涡轮机时，优化风力涡轮机效率的重要目标是叶片形状。风力与暴露表面面积直接相关，因此需要不断增加转子尺寸。设计新风力叶片的一个问题是构建原型(prototype)变得昂贵且难以实施，尤其是随着转子尺寸的增加。另一个问题涉及流动引起的噪声贡献，这对于居住在风力涡轮机位置附近的人们会增加并且可能成为烦恼的重要来源。
人类可听范围内的主要噪声源之一是由于气流经过叶片而产生的空气动力学噪声。一般而言，空气动力学噪声由以下决定：转速、塔架、流入(inflow)特性、叶尖设计和叶片几何形状。后者增加了复杂性，关于翼型(airfoil)轮廓、弦杆(chord)和沿着叶片跨度的扭曲分布，以便在空气动力学效率和噪音之间进行权衡。
发明内容
物理原型制作(Physical prototyping)和现场测试具有挑战性且昂贵。数值模拟是物理测试的替代方法，用于设计更安静且更高效的风力涡轮机。通过包括噪声作为模拟中的设计目标，数值模拟模型可以设计出更安静且更高效的风力涡轮机。本文讨论的方法提供了一种计算成本低的可靠设计工具。该方法基于叶片节段的、准二维(2.5D)的流/噪声计算。来自不同叶片节段(section)的噪声贡献以恢复完整多叶片风力涡轮机的几个转子转周的噪声的方式合并，并且还考虑了大气吸收和地面反射/吸收对噪声传播的影响。该方法能够提供逼真的音频轨道(例如，.wav文件)和与认证相关的噪声度量。
根据一个方面，一种用于进行气流模拟的计算机实现的方法，包括：导入包含三维叶片几何形状的数字化表示的文件；从文件中提取包括至少翼型轮廓、节段弦杆和扭曲的叶片构造参数，以及从原始3D到规范2D参考系的坐标偏移/旋转矩阵；基于与翼型极线(polar)的粘性计算相结合的叶素动量理论(BEMT)，计算经过包括叶片的风力涡轮机的低阶气流，以确定节段攻角和自由流速度、边界层转变和声学噪声结果；使用标度解析计算流体动力学流动模拟，对叶片的数字化表示的给定数量的叶片节段进行气流模拟；针对每个节段，计算虚拟麦克风环处的噪声频谱；针对虚拟麦克风环的每个虚拟麦克风，导入由每个叶片节段生成的噪声频谱；将针对每个虚拟麦克风生成的噪声频谱混合成在一个转子转周上的平滑变化；通过应用对沿着转子转周的噪声频谱的傅立叶逆变换和随机相位变化，从每个噪声频谱生成合成噪声信号；以及将噪声频谱转换成音频轨道。
可以包括的一些特征可以是以下特征或本文公开的其它特征的一个或多个或其组合。
导入文件还包括使用工具来读取作为非结构化叶片网格文件的文件。计算低阶气流确定节段攻角、自由流速度和边界层转变。从每个物理麦克风位置开始，在频域中计算物理麦克风处的噪声。该方法还包括将来自刚性或吸收性地形的地面反射应用于所计算的噪声。混合还包括应用多普勒校正以考虑叶片旋转对噪声频率和水平的影响。
该方法还包括对于叶片的多个转周，重复以下过程：来自每个节段的噪声合成、多普勒校正的应用以及节段贡献的求和。
将噪声频谱转换成音频轨道包括将噪声频谱转换成“.wav”文件。
该方法还包括根据噪声标准计算噪声认证度量。该方法还包括将地面反射和吸收以及大气吸收应用于来自计算低阶气流源的噪声计算。
其它方面包括有形地存储在非暂态计算机可读介质和诸如计算机系统、计算机服务器之类的计算系统上的计算机程序产品。
上述方面可以包括以下优点中的一个或多个。
各方面能够通过组合的低保真过程和高保真过程，从叶片的计算机辅助设计(CAD)表示开始，计算风力涡轮机噪声音频轨道(.wav)文件等以及认证水平。这些方面能够比较两个或更多个设计并评估地面噪声频谱中的噪声差异(增量)，而无需构建叶片的实际原型。这些方面使得能够将噪声增量添加到来自现场测试或其它预测的参考(基线)噪声水平，并且能够对风力涡轮机及其变体进行声学影响分析。
根据以下描述和权利要求，本发明的其它特征和优点将变得清楚。
附图说明
图1描绘了用于多叶片风力涡轮机的模拟的系统。
图2描绘了棋盘格状(tessellated)叶片在径向方向上的分割(segmentation)。
图3描绘了流程图，该流程图示出了用于模拟叶片分段(segment)以表示风力涡轮机的多叶片转子噪声输出的操作。
图4描绘了optydBpfrotor的详细过程描述。
图5描绘了optydB BEMT的详细过程描述。
图6描绘了用于处理地面麦克风上的噪声的虚拟麦克风的草图。
图7描绘了根据认证标准的顺风(downwind)噪声频谱的图。
图8描绘了涡轮塔周围100米距离处噪声水平的方向性图(directivity plot)。
具体实施方式
参考图1，示出了用于进行多叶片风力涡轮机的模拟的系统10。模拟可以用于各种目的，诸如估计安装在参考风力涡轮机叶片上的降噪设备的影响。
本文讨论的重点将在于对于将用于表示多叶片风力涡轮机的单个叶片分段的模拟。一般而言，该实施方式中的系统10基于客户端-服务器或基于云的体系架构并且包括实现为大规模并行计算系统12(独立或基于云)的服务器系统12和客户端系统14。服务器系统12包括存储器18、总线系统11、接口20(例如，用户接口/网络接口/显示或监视接口等)和处理设备24。
存储器18包括计算机辅助设计(CAD)文件，该CAD文件包含三维(3D)风力涡轮机叶片几何形状的数字表示；提取过程32，其提取叶片几何构造参数和二维(2D)叶片节段轮廓；3D空气动力学过程33，其使用叶素动量理论(BEMT)结合在不同气流迎角(incidence)处的翼型空气动力学升力和阻力系数的粘性计算来计算通过转子叶片的气流；模拟引擎34，其针对给定数量的叶片节段和通过3D空气动力学过程33计算出的流速和迎角的给定值来模拟气流。存储器18还存储模拟引擎34使用的参数，诸如转子中心的坐标、叶片前缘/后缘的坐标、用于将风力涡轮机的原始CAD偏移/旋转到用于模拟的规范参考系中的偏移/旋转矩阵。
模拟引擎34包括生成虚拟麦克风环35并计算这些麦克风环35处的噪声的过程34a。模拟引擎34在每个虚拟麦克风处导入每个叶片节段的噪声频谱、将这些噪声频谱混合成在一个转子转周(revolution)上的平滑变化，以及应用校正，如下面所讨论的。通过使用傅立叶逆变换和合成随机相位合成，模拟引擎34使用沿转子转周的连续噪声频谱表示来产生沿多个转子转周的噪声信号。
系统10访问存储2D和/或3D网格、坐标系和库的数据储存库38，以使用诸如计算流体动力学或晶格玻尔兹曼方法之类的任何众所周知的计算技术来进行气流模拟。
风力涡轮机气动声学(aero-acoustic)噪声的主要来源通常起源于叶片的后缘，特别是叶片后缘的外部，因为相对于叶片的其它部分，叶片后缘的外部处具有更高的速度。后缘噪声的特征频率范围的尺度为流速除以后缘周围边界层中湍流波动的积分长度。无需更严格的量纲分析即可理解噪声频率和旋转频率之间存在大尺度分离。因此，在叶片旋转参考系中计算出的噪声在转子转周的小部分中达到统计收敛。该假设用于开发分析过程，其允许通过使用覆盖转子转周的小部分和叶片的准二维(2.5D)标度解析计算流体动力学(CFD)模拟，在几个转子转周上恢复准确的噪声信号。示例性CFD模拟包括晶格-玻尔兹曼方法、甚大涡模拟(Very-Large-Eddy-Simulation)、雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)计算和随机气动声学计算(例如，使用随机噪声产生与辐射(SNGR)方法)。
根据定义，2.5D流动模拟是经过被挤压的2D叶片节段的湍流标度解析流动模拟，流动仅在时间平均意义上是二维的，而湍流性质的瞬时波动是三维的。通过将离散数量的2D叶片节段在一个持续时间内生成的噪声贡献求和，该持续时间覆盖在其中相对于叶片具有相同物理相对位置的麦克风看起来沿着环分布的转子固定参考系中计算出的小角度扇区，并对叶片参考系中计算出的噪声频谱应用多普勒校正，以恢复由于叶片和固定在地面上的麦克风之间的实际相对运动而产生的影响，整个风力涡轮机生成的噪声可以被虚拟重建。这些特征在过程60中提供(参见图3中的细节)。
下面描述的过程60通过计算沿着与风力涡轮机同轴的环分布的几个麦克风处的噪声水平来再现在一个或多个转子转周期间由地面上固定的麦克风测量的不同噪声水平。首先可以忽略麦克风和叶片之间的相对运动，并使用基于频域福茨.威廉姆-霍金斯(Ffowcs-Williams&Hawkings，FW-H)声学类比的CFD模拟的计算高效的噪声计算。在2.5D到3D外推(extrapolation)阶段考虑相对运动和结果多普勒效应，此时叶片参考系中的节段噪声频谱将用于重建3D涡轮噪声信号。通过在FW-H积分过程中直接实现的镜像技术，以精确的方式考虑地面反射。可以规定反射系数以便在没有相位变化的情况下考虑声吸收。使用ARP866A标准(作为温度和湿度函数的大气吸收标准值ARP866A)来应用作为辐射距离大气湿度和温度的函数的传播噪声信号的大气吸收。
在统计意义上，不同的叶片在相同的相对位置处生成相同的噪声水平，因此降低完整风力涡轮机噪声计算的计算成本的另一种方法涉及使用仅一个叶片的流/噪声节段结果、将流/噪声节段结果变换到频域，并通过声音，即允许在每个叶片生成的噪声中引入随机效应的听觉型(aural-type)技术，来重建每个叶片的噪声信号。
图2示出了3D叶片的准二维表示42。准二维表示42源自叶片40的3D叶片表示和分割(segmentation)。
现在参考图3，由系统10执行的过程60导入62三维叶片几何形状的数字表示，例如STL文件(STL是从3D系统获得的、立体光刻CAD软件的原生的文件格式)。系统10提取64叶片构造参数，诸如叶片的翼型轮廓、节段弦杆和沿着半径的扭曲变化。此操作提供下一步骤的输入文件，以及叶片前缘线和叶片后缘线。一种可以用于提取构造参数(例如叶片的翼型轮廓、节段弦杆和扭曲)的工具是达索系统(Dassault Systemes)的OptydB-PFROTOR。
参考图4，OptydB-PFROTOR工具能够：(i)从包含三角形元素的列表的叶片的非结构化网格开始，产生结构化网格(沿着叶片节段的有序i点的展向j线)；(ii)提取叶片的几何构造参数，比如翼型弦杆、扭曲、前缘/后缘坐标、后缘厚度和从轮毂到叶尖的不同半径处的2D轮廓。通过从叶片STL文件中提取所有相关几何信息，使系统10能够自动运行叶素动量理论(BEMT)计算，并结合粘性2D轮廓计算。
BEMT计算提供以下的准确预测：叶片的每个节段处的流速和迎角，它们用于执行CFD计算。作为副产品，BEMT计算提供了风力涡轮机推力和扭矩、整个叶片上的压力分布、整个叶片上的边界层参数，包括不同半径处层流到湍流转变的位置。除了流速和迎角之外，转变位置也可以用作CFD计算的输入参数。
更详细地，系统10作为整体自动设置66经过风力涡轮机的气流的低阶半分析计算。设置66基于BEMT计算结合翼型空气动力学极线(不同流迎角处的升力和阻力系数)的粘性计算来执行此半分析计算。
参考图5，可以用于完成此设置66的一种工具是达索系统的OptydB-BEMT工具。OptydB-BEMT工具尤其有用，因为它确定要在模拟(例如，诸如基于CFD的模拟)中使用的节段攻角(angle of attack)和自由流速度(ree-stream velocity)。OptydB-BEMT工具附加地计算风力涡轮机推力和扭矩，以及完整的涡轮机声学结果。这些半分析结果可以用作后续高保真噪声结果的参考。设置66提供使用BEMT模型和嵌入式粘性流动翼型计算来运行完整涡轮机空气动力学计算的能力，并生成用于完整分析噪声计算的所有输入文件(叶片载荷和边界层数据)。
系统10针对给定数量的叶片节段进行68高保真标度解析气流模拟。系统10可以使用达索系统的晶格-玻尔兹曼方法/甚大涡模拟(LBM/VLES)软件PowerFLOW来执行模拟。高保真标度解析68提供了自动生成PowerFLOW设置的能力，从2D翼型点坐标、自由流攻角和速度开始，通过使用TE-NOISE PowerFLOW自动工作流，其允许在来自用户的输入很少的情况下在Cloud-HPC系统上自动运行整个模拟过程。
系统10导入50叶片数据，诸如例如从OptydB-PFROTOR获得的提取出的构造参数(例如叶片的翼型轮廓、节段弦杆和扭曲)以及CFD流动模拟结果，以生成从每个物理麦克风位置开始的虚拟麦克风环35，并在频域中计算这些麦克风处的噪声。一种可以用于计算叶片的参考系中的噪声的工具是达索系统的FW-H(福茨.威廉姆-霍金斯)软件工具OptydB-FWHFREQ。
上述每个参考工具均可从达索系统公开获得，但也可以使用其它类似工具。
参考图6，例示了用于处理地面麦克风35a上的噪声的虚拟麦克风环35的放置。通过考虑固定源和沿着环定位的多个虚拟麦克风X，其中X＝1到N，导入50为系统10提供了计算在固定麦克风位置处的来自旋转叶片节段的噪声的能力。在旋转周期的不同时刻，每个虚拟麦克风位置X都处于物理麦克风相对于叶片节段的相同相对位置处。来自刚性或吸收性地形的地面反射的噪声被应用于所计算的噪声的结果。
系统10导入72在每个虚拟麦克风处的由每个叶片节段生成的噪声频谱、将生成的噪声频谱混合成在一个转子转周上的平滑变化。系统对噪声应用多普勒校正，并通过时移来自不同叶片的贡献并通过应用随机相位变化从校正后的频谱中生成噪声信号。系统10通过对来自不同叶片分段的沿转子转周的频谱进行傅立叶逆变换并使用随机相位变化，以及通过相加节段贡献并在任意数量的转子转周(比如对于合成噪声信号的良好统计表示的10个转子转周)上应用多普勒校正来重复生成信号的过程。此步骤从节段噪声频谱开始，通过考虑大气吸收、地面反射和多普勒效应，产生逼真的噪声信号和音频文件。
系统10导入74从72生成的噪声信号并将噪声信号转换成音频轨道(例如，.wav文件)，并通过应用根据国际电工委员会(IEC)61400-11标准的物理测试中使用的相同程序来计算认证噪声度量。系统10生成逼真的音频轨道，并从计算出的噪声信号开始，计算IEC61400-11噪声度量。叶片噪声重建过程按比例缩放由每个2.5D流动模拟生成的噪声水平，诸如以再现由整个物理叶片跨度生成的噪声。水平通过使用校正因子进行缩放，该校正因子是叶片分段的展向延伸与2.5D流动计算的展向延伸之间的比率。通过隐含地假设每个叶片节段大于沿着叶片跨度的湍流的特征相关长度，来自不同叶片分段的噪声水平被不连贯地求和(平方和)。
示例
返回参考图2，四十(40)米叶片40在径向方向上被分割成分段1至分段7，提供单独的2D轮廓。单独的2D轮廓通过使用基于其提取的弦杆和预测的速度、攻角和偏航角的三维、不稳定、可压缩的计算流体动力学(CFD)模拟过程来进行分析。CFD模拟提供的计算出的不稳定表面压力被保存并用于导入70叶片数据，诸如提取出的构造参数生成虚拟麦克风环。分析产生了噪声地面毯(carpet)，其通常包括来自认证机构的认证，诸如IEC顺风认证。声级可以在图2中说明，以及包括逆风和侧风结果的方向性分析。
现在参考图7，示出了以分贝(绝对值)为单位的声音相对于以Hz为单位的频率的图。分析产生了噪声地面毯，其通常包括IEC顺风认证，带有如图2中所示的声级的位置。
现在参考图8，示出了以分贝(绝对值)为单位的声音相对于极线方向的图。图8示出了包括逆风和侧风结果的方向性分析。图7和图8这些图像是作为可能输出的示例进行呈现的。
本说明书中描述的主题和功能操作的实施例可以在数字电子电路系统、有形实施的计算机软件或固件、计算机硬件(包括本说明书中公开的结构及其结构等同形式)或它们的一个或多个的组合中实现。本说明书中描述的主题的实施例可以被实现为一个或多个计算机程序(即，在有形的非暂态程序载体上编码的用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块)。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备，或者它们中的一个或多个的组合。
计算机程序，也可以被称为或描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释型语言，或者说明性或过程性语言，并且它能够以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以但不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保持其它程序或数据的文件的一部分中(例如，在标记语言文档中、在专用于相关程序的单个文件中或在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中存储的一个或多个脚本)。可以部署计算机程序，使得该程序在一个计算机上或在位于一个站点或分布在多个站点并通过数据通信网络互连的多个计算机上执行。
适用于执行计算机程序的计算机可以基于通用或专用微处理器或两者，或任何其它类型的中央处理单元。一般而言，中央处理单元将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于运行或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般而言，计算机还将包括或可操作地耦合以从用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)接收数据或向其传输数据，或两者兼而有之，但是，计算机不需要具有这样的设备。
适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的介质上非易失性存储器和存储器设备，包括例如半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(例如，内置硬盘或可移除盘)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路系统补充或并入到专用逻辑电路系统中。
Claims (20)
1.一种用于进行气流模拟的计算机实现的方法，包括：
导入包含三维叶片几何形状的数字化表示的文件；
从文件中提取包括至少翼型轮廓、节段弦杆和扭曲的叶片构造参数，以及从原始3D到规范2D参考系的坐标偏移/旋转矩阵；
基于与翼型极线的粘性计算相结合的叶素动量理论(BEMT)，计算经过包括叶片的风力涡轮机的低阶气流，以确定节段攻角和自由流速度、边界层转变和声学噪声结果；
使用标度解析计算流体动力学流动模拟，对叶片的数字化表示的给定数量的叶片节段进行气流模拟；
针对每个节段，计算虚拟麦克风环处的噪声频谱；
针对虚拟麦克风环的每个虚拟麦克风，导入由每个叶片节段生成的噪声频谱；
将针对每个虚拟麦克风生成的噪声频谱混合成在一个转子转周上的平滑变化；
通过应用对沿着转子转周的噪声频谱的傅立叶逆变换和随机相位变化，从每个噪声频谱生成合成噪声信号；以及
将噪声频谱转换成音频轨道。
2.如权利要求1所述的方法，其中导入文件还包括：
使用工具来读取作为非结构化叶片网格文件的文件。
3.如权利要求2所述的方法，其中计算低阶气流确定节段攻角、自由流速度和边界层转变。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
从每个物理麦克风位置开始，
在频域中计算物理麦克风处的噪声。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
将来自刚性或吸收性地形的地面反射应用于所计算的噪声。
6.如权利要求1所述的方法，其中混合还包括：
应用多普勒校正以考虑叶片旋转对噪声频率和水平的影响。
7.如权利要求1所述的方法，还包括对于叶片的多个转周：
重复来自每个节段的噪声合成、多普勒校正的应用以及节段贡献的求和的过程。
8.如权利要求1所述的方法，其中将噪声频谱转换成音频轨道包括：
将噪声频谱转换成“.wav”文件。
9.如权利要求1所述的方法还包括：
根据噪声标准计算噪声认证度量。
10.如权利要求1所述的方法还包括：
将地面反射和吸收以及大气吸收应用于来自计算低阶气流源的噪声计算。
11.一种计算机系统，包括：
一个或多个处理器设备；
耦合到所述一个或多个处理器设备的存储器；
存储用于进行气流模拟的可执行计算机指令的存储装置，所述指令将一个或多个处理器配置为：
导入包含三维叶片几何形状的数字化表示的文件；
从文件中提取包括至少翼型轮廓、节段弦杆和扭曲的叶片构造参数，以及从原始3D到规范2D参考系的坐标偏移/旋转矩阵；
基于与翼型极线的粘性计算相结合的叶素动量理论(BEMT)，计算经过包括叶片的风力涡轮机的低阶气流，以确定节段攻角和自由流速度、边界层转变和声学噪声结果；
使用标度解析计算流体动力学流动模拟，对叶片的数字化表示的给定数量的叶片节段进行气流模拟；
针对每个节段，计算虚拟麦克风环处的噪声频谱；
针对虚拟麦克风环的每个虚拟麦克风，导入由每个叶片节段生成的噪声频谱；
将针对每个虚拟麦克风生成的噪声频谱混合成在一个转子转周上的平滑变化；
通过应用对沿着转子转周的噪声频谱的傅立叶逆变换和随机相位变化，从每个噪声频谱生成合成噪声信号；以及
将噪声频谱转换成音频轨道。
12.如权利要求11所述的系统，其中导入文件还包括：
使用工具来读取作为非结构化叶片网格文件的文件。
13.如权利要求12所述的系统，其中计算低阶气流确定节段攻角、自由流速度和边界层转变。
14.如权利要求11所述的系统，还包括：
从每个物理麦克风位置开始，并且在频域中计算物理麦克风处的噪声。
15.如权利要求14所述的系统，还包括：
将来自刚性或吸收性地形的地面反射应用于所计算的噪声。
16.如权利要求11所述的系统，其中混合还包括：
应用多普勒校正以考虑叶片旋转对噪声频率和水平的影响。
17.一种计算机程序产品，有形地存储在计算机可读非暂态存储设备上，所述计算机可读非暂态存储设备存储用于进行气流模拟的可执行计算机指令，所述指令用于使计算系统：
导入包含三维叶片几何形状的数字化表示的文件；
从文件中提取包括至少翼型轮廓、节段弦杆和扭曲的叶片构造参数，以及从原始3D到规范2D参考系的坐标偏移/旋转矩阵；
基于与翼型极线的粘性计算相结合的叶素动量理论(BEMT)，计算经过包括叶片的风力涡轮机的低阶气流，以确定节段攻角和自由流速度、边界层转变和声学噪声结果；
使用标度解析计算流体动力学流动模拟，对叶片的数字化表示的给定数量的叶片节段进行气流模拟；
针对每个节段，计算虚拟麦克风环处的噪声频谱；
针对虚拟麦克风环的每个虚拟麦克风，导入由每个叶片节段生成的噪声频谱；
将针对每个虚拟麦克风生成的噪声频谱混合成在一个转子转周上的平滑变化；
通过应用对沿着转子转周的噪声频谱的傅立叶逆变换和随机相位变化，从每个噪声频谱生成合成噪声信号；以及
将噪声频谱转换成音频轨道。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，还包括指令，用于：
对于叶片的多个转周，重复以下过程：来自每个节段的噪声合成、多普勒校正的应用以及节段贡献的求和。
19.如权利要求17所述的计算机程序产品，其中将噪声频谱转换成音频轨道的指令包括指令，用于：
将噪声频谱转换成“.wav”文件。
20.如权利要求17所述的计算机程序产品，还包括指令，用于：
将地面反射和吸收，以及大气吸收应用于来自低阶气流源计算的噪声计算。
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