计算气动声学方法及应用：航空发动机及飞机气动噪声数值模拟

定　　价：138 元

• 作者：高军辉,陈超,李晓东
• 出版时间：2025/2/1
• ISBN：9787030809803
• 出 版 社：科学出版社

• 中图法分类：O429 
• 页码：248
• 版次：1
• 开本：B5

内容简介

计算气动声学是一个相对较新的研究领域，它从更基本的层次出发，采用计算方法对气动声学问题直接进行数值模拟来研究气动噪声的产生机理和传播特性，以获得对物理本质更深刻的理解。因此它是计算流体力学和气动声学的交叉学科。但是，计算气动声学方法并不是计算流体力学方法的简单应用和复制，而是存在着很大的创新和发展。本书内容包括基本的计算气动声学方法，如频散关系保持格式、具有良好频散和耗散特性的时间推进方法、无反射边界条件等，同时也包含作者在计算气动声学方法方面的拓展，如针对复杂几何结构的网格块界面通量重构方法、低频散低耗散的高精度谱差分格式、多时间步长推进方法、时域阻抗边界条件等，还包含这些方法在复杂气动声学问题上的应用。

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作者介绍

1995.9—1999.7北京航空航天大学 发动机系 本科 1999.9—2002.4 北京航空航天大学 发动机系 研究生 2002.9—2007.5 能源与动力工程学院 博士 2007.7-2009.6 北京航空航天大学 流体机械博士后 2009.6-2012.6 北京航空航天大学 能源与动力工程学院 讲师 2011.2-2012.1 麻省理工学院 航空航天系 访问学者 2012.7-至今 北京航空航天大学副教授 作为通讯作者、第一作者发表论文50篇，其中SCI检索10篇、EI检索20篇声学学会 计算气动声学分会 委员

目 录

目录
前言
第1章 绪论 1
第2章 离散格式 4
2.1 有限差分方法的基本概念 4
2.1.1 显式格式 5
2.1.2 差分格式的误差分析 6
2.2 频散关系保持格式 11
2.2.1 格式优化 12
2.2.2 群速度分析 13
2.2.3 算例测试比较 16
2.3 紧致格式 17
2.4 偏侧模板格式.19
2.5 格式稳定性 22
2.6 有选择性人工黏性 26
2.7 空间滤波方法.29
2.7.1 显式滤波格式 29
2.7.2 紧致滤波格式 33
第3章 时间推进方法 35
3.1 低耗散低频散Runge-Kutta方法.35
3.2 Adams-Bashforth时间离散格式.41
3.2.1 Adams-Bashforth格式的频散关系及优化 41
3.2.2 格式稳定性分析 43
第4章 无反射边界条件 45
4.1 Thompson无反射边界条件 48
4.2 Giles无反射边界条件.51
4.2.1 理想无反射边界条件.53
4.2.2 一维非定常无反射边界条件 54
4.2.3 二阶近似边界条件 55
4.3 基于摄动解的边界条件 56
4.3.1 线化Euler方程的频散关系和摄动解 56
4.3.2 辐射边界条件 61
4.3.3 出流边界条件 62
4.3.4 三维辐射和出流边界条件 64
4.4 Newtonian阻尼吸收边界条件 65
第5章 阻抗边界条件 66
5.1 声阻抗的定义 66
5.2 时域阻抗边界条件采用的阻抗模型 67
5.3 时域阻抗边界条件的实现 70
5.4 无限大阻抗平面的反射 75
5.5 二维直管道的声传播 77
第6章 网格块界面通量重构方法 83
6.1 通量不连续和通量重构思想 83
6.2 界面通量重构方法 85
6.2.1 数值方法 85
6.2.2 网格块界面通量重构方法 85
6.3 稳定性分析 87
6.4 BIFR方法精度验证 90
6.4.1 一维高斯波传播 90
6.4.2 平均流中的涡迁移 92
6.4.3 双圆柱声散射 96
6.4.4 圆柱绕流 99
6.5 改进的界面通量重构方法 101
6.6 改进方法的稳定性分析 103
6.7 改进方法的精度验证106
6.7.1 非一致尺度网格 107
6.7.2 扭曲网格 108
6.7.3 三圆柱声散射 110
第7章 多时间步长方法 113
7.1 多尺度流动问题与多时间步长推进策略 113
7.2 基于 Adams-Bashforth格式的多时间步长推进策略 113
7.3 精度验证 121
7.3.1 一维测试算例 122
7.3.2 二维测试算例 124
第8章 谱差分方法 129
8.1 谱差分方法简介 129
8.2 一维谱差分方法介绍 131
8.3 二维谱差分方法介绍 134
8.4 谱差分格式优化 136
8.5 算例验证 151
8.5.1 均匀流动中的高斯波传播 151
8.5.2 声波的壁面反射 153
8.5.3 单圆柱声散射 153
8.5.4 双圆柱声散射 155
第9章 针对旋转流动和噪声的滑移界面通量重构方法 159
9.1 问题及现状简介 159
9.2 数值方法 160
9.2.1 控制方程 160
9.2.2 滑移网格界面方法 161
9.3 精度讨论 168
9.4 算例验证 174
9.4.1 Taylor-Couette流动 174
9.4.2 旋转网格上的二维涡迁移 176
9.4.3 旋转网格上的三维涡迁移 178
9.4.4 旋转椭圆柱绕流 181
9.4.5 T106A低压涡轮叶栅 183
9.4.6 螺旋桨噪声 185
9.4.7 风扇噪声 187
第10章 管道声传播模拟 192
10.1 管道声学简介 192
10.2 数值方法 194
10.2.1 控制方程 194
10.2.2 离散方法 195
10.2.3 边界条件 196
10.3 算例验证 200
10.3.1 切向流阻抗管内声传播 200
10.3.2 JT15D声传播和辐射.201
第11章 30P30N高升力翼型气动噪声数值模拟 205
11.1 问题简介 205
11.2 数值方法 206
11.2.1 脱体涡模拟方法 206
11.2.2 多时间步长方法 208
11.2.3 边界条件 208
11.2.4 FW-H积分方法 209
11.3 计算结果和讨论 209
11.3.1 流场 211
11.3.2 壁面动态压力和远场噪声 217
第12章 超声速双喷流耦合噪声数值模拟研究 222
12.1 问题简介 222
12.2 数值方法 223
12.2.1 离散格式 223
12.2.2 网格块界面通量重构方法 223
12.2.3 边界条件 223
12.3 数值结果和讨论 225
12.3.1 流场 225
12.3.2 噪声频谱 227
12.3.3 动力学模态分解 229
12.3.4 双喷流啸音频率偏移 232
参考文献 236