航空发动机气动声学

第1章 引论1.1 飞机噪声问题1.1.1 涡轮喷气发动机的出现开辟了人类航空运输的新纪元1.1.2 喷气式民用航空运输带来了航空噪声的新问题1.2 航空发动机噪声1.3 飞机噪声评价参数1.3.1 噪声的物理度量1.3.2 频谱和频带1.3.3 噪声的主观度量参考文献第2章 声学基本概念和基本方程2.1 流体动力学基本方程2.1.1 守恒律和本构方程2.1.2 理想流体动力学基本方程表达形式2.2 声学基本方程2.2.1 流动过程物理量级分析2.2.2 波动方程2.3 声波方程的解2.3.1 稳态介质中的简单波2.3.2 运动介质中的波2.4 声源分析2.4.1 反问题和声源的唯一性问题2.4.2 质量和动量入射2.5 运动声源问题2.5.1 方程的解2.5.2 解的说明2.5.3 压力场的说明2.5.4 简单的谐波声源2.5.5 多声源的分析参考文献第3章 气动声学理论3.1 气动声学理论的产生及发展3.2 Lighthill声类比理论3.2.1 Lighthill方程推导3.2.2 对流形式的Lighthill方程3.2.3 基本气动噪声源3.2.4 Lighthill方程声源项分析3.2.5 Howe对流波动方程3.3 Lighthill方程的解3.3.1 Kirchhoff积分3.3.2 Curle对气动声学方程的积分解3.3.3 对流Lighthill方程的解3.3.4 远场近似3.4 时间平均解3.4.1 自相关函数3.4.2 功率谱密度3.5 静止固体边界对气动声源声辐射的影响3.5.1 引论3.5.2 无限平板表面边界层噪声分析3.5.3 具有边缘平板的气动噪声分析3.6 运动固体边界对气动声源声辐射的影响——FWH方程3.6.1 空间坐标系3.6.2 运动坐标系参考文献第4章 发动机喷流噪声4.1 引论4.2 喷流噪声声功率分析4.2.1 Lighthill方程对湍流流场的应用4.2.2 运动速度对声强的影响4.2.3 量纲分析4.2.4 喷流结构及喷流噪声公式4.3 喷流噪声远场声压时间平均解4.3.1 功率谱密度4.3.2 圆形射流的螺旋模态4.3.3 喷流噪声的指向性4.3.4 喷流气动声源的波动模型与旋涡模型4.4 喷流噪声比例律关系4.4.1 喷流流场比例律关系4.4.2 喷流噪声声压比例律关系4.5 超声速喷流噪声4.5.1 马赫波辐射4.5.2 宽频激波噪声4.5.3 宽频激波噪声频率4.5.4 宽频激波噪声频谱峰值宽度4.5.5 宽频激波噪声的飞行效应4.5.6 超声速喷流的尖叫声4.6 喷流噪声的预测4.6.1 静止状态喷流混合噪声预测4.6.2 飞行状态喷流混合噪声预测4.6.3 宽频激波噪声4.6.4 空中飞行和风洞实验结果的关系4.7 喷流噪声抑制4.7.1 大涵道比涡扇发动机的使用4.7.2 波瓣形喷管降噪4.7.3 新型波纹形喷管降噪4.7.4 气流屏蔽和几何偏置喷管4.8 本章小结参考文献第5章 发动机管道声学理论分析5.1 引论5.2 流动管道的波动方程5.3 无流动矩形硬壁管道中的声传播5.3.1 齐次波动方程的一般求解5.3.2 刚体管道壁面边界条件5.3.3 管道端口处的边界条件5.3.4 声源处的边界条件5.4 无流动圆柱或环形硬壁管道中的声传播5.5 具有均匀流动的矩形管道内的声传播5.6 本章小结参考文献第6章 叶轮机噪声产生和传播的物理机制6.1 引论6.2 叶轮机流动噪声源和噪声传播的物理过程分析6.2.1 叶轮机流动噪声的产生和传播过程6.2.2 叶轮机流动噪声源6.3 叶轮机定常和非定常气动力产生的单音噪声6.3.1 转子叶片厚度噪声及定常叶片力噪声6.3.2 非定常叶片气动力噪声6.3.3 非定常叶片气动力旋转模态分析6.3.4 超声速转子激波噪声6.4 叶轮机随机非定常流动产生的宽频噪声6.4.1 宽频随机噪声的理论分析6.4.2 叶轮机不同随机噪声的分析比较6.5 叶轮机管道声模态的产生6.5.1 单转子产生的模态6.5.2 非传播模态的衰减6.5.3 转静干涉产生的模态6.5.4 对转风扇转子干涉产生的模态分析6.6 叶轮机管道声模态的传播和辐射6.6.1 叶片排中声波的传播6.6.2 管道中声波的传播及辐射6.7 结束语参考文献第7章 叶轮机噪声预测模型与控制方法7.1 引论7.1.1 航空发动机声学设计和降噪设计7.1.2 叶轮机噪声分析模型概述7.2 叶轮机噪声的经验关联分析7.2.1 叶轮机噪声特征及经验关联关系7.2.2 声源声功率计算7.2.3 指向性函数7.2.4 频谱函数7.3 叶轮机管道声学模型7.3.1 基本方程7.3.2 风扇／压气机单音噪声计算7.3.3 叶轮机单音噪声传播特性分析7.3.4 叶轮机辐射声功率计算7.4 基于线化非定常流理论的叶轮机噪声计算方法7.4.1 概述7.4.2 准三维叶轮机噪声模型7.4.3 准三维管道叶栅模型的实验考核7.5 基于CFD技术的叶轮机噪声计算方法7.5.1 概述7.5.2 压力模态匹配方法7.5.3 声传播计算对网格的要求7.5.4 计算实例7.6 叶轮机噪声控制方法7.6.1 选用合适的动静叶数目降低叶轮机噪声7.6.2 增加转子、静子之间的距离7.6.3 改变转静干涉的相位分布7.6.4 叶片设计7.6.5 叶轮机叶尖间隙噪声的减小方法7.6.6 结论7.7 结束语参考文献第8章 发动机燃烧与核心噪声8.1 引论8.2 燃烧室几何和T作状态变化对噪声的影响8.2.1 燃烧室几何变化对噪声的影响8.2.2 燃烧室工作状态变化对噪声的影响8.3 燃烧噪声特征和燃烧噪声源分析8.3.1 燃烧噪声和核心噪声的特征8.3.2 燃烧噪声源8.4 燃烧噪声理论分析8.4.1 燃烧噪声理论的发展情况8.4.2 燃烧噪声理论及与实验的比较8.4.3 燃烧噪声预测方法8.5 燃烧噪声诊断技术8.5.1 燃烧噪声测量技术8.5.2 数据分析8.5.3 应用实例8.6 燃烧噪声控制参考文献第9章 航空发动机气动噪声实验测试技术9.1 引论9.2 航空发动机气动声学实验环境和测试方法9.2.1 自由声场与消声室9.2.2 发动机声学实验的进气整流罩9.2.3 测量传声器及安装方式9.3 噪声源声功率测量技术9.3.1 自由场测量方法9.3.2 混响室测量方法9.3.3 管道内测量方法9.4 发动机管道声模态识别测量技术9.4.1 管道声模态测量的目的9.4.2 模态测量试验的必要性9.4.3 周向模态测量的方法9.5 基于传声器阵列的发动机噪声源识别测量技术9.5.1 气动噪声源识别的重要性及发展9.5.2 传声器阵列声源识别技术的基本原理9.5.3 传声器阵列测量数据的处理9.5.4 传声器阵列的“波束模式9.6 基于传声器阵列的发动机噪声源识别测量实例9.6.1 基于线性传声器阵列的发动机噪声识别实验9.6.2 发动机噪声源识别测量结果分析参考文献