《聲爆預(yù)測與低聲爆設(shè)計方法》圍繞超聲速民機聲爆預(yù)測與低聲爆設(shè)計方法，主要對作者所在團隊近十年的研究工作進行了總結(jié)。同時，為了拓展內(nèi)容，給讀者提供更寬廣的視野，《聲爆預(yù)測與低聲爆設(shè)計方法》還對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的一些*新進展進行了概述�！堵暠A(yù)測與低聲爆設(shè)計方法》共七章。第1章為引論，介紹聲爆的基本概念和主要特征，傳播過程中大氣效應(yīng)對聲爆的作用，以及聲爆的影響和研究意義。第2章至第5章為聲爆預(yù)測的數(shù)值模擬方法。第2章介紹修正線化聲爆預(yù)測理論、Carlson簡化聲爆預(yù)測方法和波形參數(shù)法等快速預(yù)測方法；第3、4、5章介紹高可信度聲爆預(yù)測方法，包括基于CFD（計算流體力學(xué)）的近場聲爆計算方法、基于廣義Burgers方程的遠場傳播方法和考慮大氣邊界層湍流效應(yīng)的傳播方法。第6章為聲爆試驗及測量技術(shù)，介紹聲爆風(fēng)洞試驗和飛行試驗的技術(shù)特點、難點、測量方法和關(guān)鍵影響因素。第7章為低聲爆設(shè)計理論與方法，介紹低聲爆反設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法、聲爆抑制技術(shù)以及國外代表性的超聲速民機低聲爆布局方案與設(shè)計軟件。
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目錄
序一
序二
序三
前言
符號表
第1章引論1
1.1聲爆現(xiàn)象1
1.2聲爆在大氣中的傳播3
1.2.1大氣宏觀效應(yīng)4
1.2.2大氣微觀效應(yīng)5
1.2.3大氣介觀效應(yīng)5
1.3聲爆的影響及研究意義7
1.4本書的主要內(nèi)容和章節(jié)安排8
參考文獻9
第2章聲爆快速預(yù)測方法13
2.1修正線化聲爆預(yù)測理論13
2.1.1超聲速線化理論13
2.1.2修正的超聲速線化理論16
2.1.3聲爆等效截面積分布計算19
2.1.4實現(xiàn)流程20
2.2Carlson簡化聲爆預(yù)測方法22
2.2.1有效馬赫數(shù)與截止馬赫數(shù)22
2.2.2外形影響因子24
2.2.3大氣影響因子26
2.2.4有效高度和地面聲爆位置27
2.2.5實現(xiàn)流程28
2.3波形參數(shù)法29
2.3.1波形參數(shù)法理論29
2.3.2激波厚度修正方法35
2.4聲爆預(yù)測示例37
2.4.1NASA雙錐模型的近場聲爆預(yù)測37
2.4.2超聲速民機方案LM 1021的近場聲爆預(yù)測38
2.4.3SR-71飛機的遠場聲爆預(yù)測41
2.4.4LM1021構(gòu)型的遠場聲爆預(yù)測42
2.5小結(jié)43
參考文獻44
第3章基于CFD的近場聲爆計算45
3.1流動控制方程及其離散45
3.1.1Navier-Stokes方程45
3.1.2邊界條件46
3.1.3雷諾平均Navier-Stokes方程47
3.1.4湍流模型50
3.1.5控制方程的離散求解51
3.2適用于近場聲爆預(yù)測的計算網(wǎng)格52
3.2.1馬赫錐型的網(wǎng)格52
3.2.2自適應(yīng)加密的網(wǎng)格55
3.3近場聲爆預(yù)測示例57
3.3.1第一屆聲爆研討會SEEB-ALR標模計算57
3.3.2第二屆聲爆研討會JWB翼身組合體標模計算59
3.3.3第三屆聲爆研討會C608低聲爆驗證機標模計算63
3.4小結(jié)66
參考文獻66
第4章基于廣義Burgers方程的遠場聲爆預(yù)測方法68
4.1模擬聲爆傳播的廣義Burgers方程68
4.1.1廣義Burgers方程68
4.1.2射線追蹤70
4.1.3熱黏吸收效應(yīng)71
4.1.4分子弛豫效應(yīng)71
4.1.5大氣參數(shù)72
4.2廣義Burgers方程的離散求解74
4.2.1算子分裂方法74
4.2.2離散求解域75
4.2.3分子弛豫效應(yīng)的離散75
4.2.4熱黏吸收效應(yīng)的離散77
4.2.5幾何聲學(xué)效應(yīng)的離散77
4.2.6非線性效應(yīng)的離散77
4.3遠場聲爆強度的主觀評價79
4.3.1A/C計權(quán)聲暴露級79
4.3.2感覺聲壓級80
4.4遠場聲爆傳播的示例84
4.4.1NASA C25D構(gòu)型的遠場聲爆預(yù)測84
4.4.2F-5E飛機的遠場聲爆預(yù)測86
4.5遠場聲爆傳播的再討論87
4.5.1近場聲爆信號采樣頻率對遠場計算的影響88
4.5.2近場聲爆信號提取位置對遠場計算的影響89
4.5.3大氣效應(yīng)對遠場聲爆計算的影響90
4.6超聲速民機Tu-144的聲爆性能評估93
4.6.1近場聲爆計算的網(wǎng)格收斂性研究93
4.6.2Tu-144近場聲爆計算結(jié)果95
4.6.3Tu-144遠場聲爆傳播結(jié)果96
4.7小結(jié)98
參考文獻99
第5章考慮大氣湍流效應(yīng)的遠場聲爆預(yù)測方法101
5.1大氣湍流效應(yīng)概述101
5.2二維HOWARD方程及其求解103
5.2.1二維HOWARD方程103
5.2.2大氣邊界層湍流場生成104
5.2.3數(shù)值求解方法105
5.3二維KZK方程及其求解108
5.3.1二維KZK方程108
5.3.2數(shù)值求解方法109
5.4聲爆在大氣邊界層內(nèi)的傳播110
5.4.1JAXA拋體試驗NWM的地面聲爆預(yù)測110
5.4.2大氣湍流對波形的扭曲作用112
5.5小結(jié)116
參考文獻116
第6章聲爆試驗及測量技術(shù)118
6.1聲爆風(fēng)洞試驗與測量方法118
6.1.1聲爆風(fēng)洞試驗的特點與難點118
6.1.2近場空間壓力分布測量技術(shù)的發(fā)展120
6.1.3聲爆風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)采集與處理方法124
6.2聲爆的飛行試驗與測量方法127
6.2.1聲爆飛行試驗技術(shù)的發(fā)展概述127
6.2.2聲爆飛行試驗測量方法130
6.3聲爆試驗示例131
6.3.1聲爆風(fēng)洞試驗示例131
6.3.2聲爆飛行試驗示例141
6.4小結(jié)146
參考文獻147
第7章低聲爆設(shè)計149
7.1低聲爆反設(shè)計方法149
7.1.1經(jīng)典的JSGD理論與反設(shè)計方法149
7.1.2基于高可信度CFD的反設(shè)計方法158
7.1.3混合可信度反設(shè)計方法159
7.2低聲爆優(yōu)化設(shè)計方法162
7.2.1基于代理模型的低聲爆優(yōu)化設(shè)計方法164
7.2.2基于梯度算法的低聲爆優(yōu)化設(shè)計方法174
7.3聲爆抑制技術(shù)181
7.3.1靜音錐技術(shù)181
7.3.2能量注入技術(shù)186
7.4幾種低聲爆布局方案189
7.4.1NASA X-59 QueSST布局189
7.4.2洛克希德 馬丁QSTA布局189
7.4.3JAXAS4布局190
7.4.4雙向飛翼布局192
7.5用于方案設(shè)計的低聲爆設(shè)計軟件193
7.5.1基于CAD的自動面元分析系統(tǒng)CAPAS193
7.5.2飛機綜合設(shè)計程序PASS194
7.5.3飛行優(yōu)化系統(tǒng)FLOPS194
7.6小結(jié)195
參考文獻195
附錄A射線追蹤初始條件200
附錄B標準大氣參數(shù)202
附錄C離散信號的傅里葉變換204
附錄D三分之一倍頻率206
附錄EMark VII響度數(shù)據(jù)208
附錄F掩蔽效應(yīng)因子210
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