基于高阶迦辽金方法的声传播数值模拟研究

论文摘要

自第一架喷气式飞机问世以来,飞机的气动噪声污染问题引起了社会各界的广泛关注。气动噪声的研究方法可分为理论分析,试验研究和数值模拟三种。风洞实验由于能够直观有效地测量空间中的噪声分布,在机翼噪声控制、空腔噪声预测、起落架噪声研究等方面应用广泛。与此同时,由于声学风洞流场结构复杂,起步较晚,开口风洞中的声传播研究资料较少,实际问题中开口风洞的声传播特性尚不明确。论文基于“CFD+CAA”的混合计算气动声学方法,发展了一套适用于复杂背景流场的高精度噪声传播算法,对真实开口风洞的声传播特性进行了初步研究。噪声传播算法中采用能体现非均匀流场信息的线化欧拉方程作为声传播控制方程。离散算法采用高精度的迦辽金方法,边界条件采用无反射边界条件。论文首先模拟了单极子声源在自由空间的声传播过程,通过对结果的分析,验证了高精度噪声传播算法的可行性。然后对声源在不同形态的剪切流场中的传播过程进行模拟,研究了剪切层对声传播特性的影响。此后,论文对声源在含物面的静止开口风洞,理想均匀流场和真实风洞的声传播过程进行了数值仿真。结果表明喷口速度、剪切层和风洞洞壁均会对开口风洞的声传播方向产生影响。真实风洞的声传播过程与理想情况下的声传播存在一定的差异。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 注释表
• 缩略图
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•     1.1.1 声学风洞简介
•     1.1.2 声学风洞的噪声修正
•   1.2 计算气动声学
•     1.2.1 计算气动声学简介
•     1.2.2 计算气动声学难点
•     1.2.3 数值求解方法
•   1.3 高阶迦辽金方法
•   1.4 本文主要研究内容
• 第二章 非均匀流场中的声传播
•   2.1 引言
•   2.2 非均匀流场中的声传播方程
•     2.2.1 声传播基本方程
•     2.2.2 线化欧拉方程
•     2.2.3 方程噪声源
•   2.3 方程无量纲化
•   2.4 本章小结
• 第三章 高阶迦辽金方法
•   3.1 控制方程
•   3.2 高阶迦辽金空间离散
•     3.2.1 声传播方程数值离散
•     3.2.2 数值通量
•     3.2.3 无反射边界条件
•     3.2.4 数值积分
•   3.3 龙格-库塔时间离散
•   3.4 并行计算
•     3.4.1 并行计算基本结构
•     3.4.2 网格预处理
•     3.4.3 网格分区
•     3.4.4 并行分区边界处理
•   3.5 本章小结
• 第四章 算例验证与分析
•   4.1 引言
•   4.2 单极子声传播过程
•     4.2.1 问题描述
•     4.2.2 数值结果
•   4.3 非均匀流场中的声传播
•     4.3.1 问题描述
•     4.3.2 数值结果
•   4.4 简化风洞中的声传播
•     4.4.1 问题描述
•     4.4.2 数值结果
•   4.5 本章小结
• 第五章 真实开口风洞噪声传播模拟
•   5.1 CAA噪声传播求解步骤
•   5.2 开口风洞噪声传播算例
•     5.2.1 风洞模型描述
•     5.2.2 流场计算及流场特性分析
•     5.2.3 真实风洞的声场模拟
•     5.2.4 均匀流场的噪声传播模拟
•     5.2.5 开口风洞的噪声特性分析
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张思媛

导师: 吕宏强

关键词: 高阶迦辽金方法,计算气动声学,声传播,开口风洞,剪切层

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,数学,力学,航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学

分类号: V211.7;O241.82

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000057

总页数: 72

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