機翼是民航客機的一個重要噪聲源。在飛機飛行的過程中,氣流繞過機翼在機翼后緣形成分離泡或者湍流,從而產(chǎn)生噪聲。對機翼產(chǎn)生的氣動噪聲進行研究,具有重要的工程意義。與經(jīng)典CAA方法相比,格子Boltzmann方法具有過程清晰、邊界易于處理等優(yōu)點,在計算氣動聲學方面有良好前景。本文采用黏性可壓縮LBM方法對中等雷諾數(shù)和馬赫數(shù)下翼型繞流湍流噪聲進行了仿真計算研究。本文分析和推導了可壓縮LBM模型,采用一種加入額外自由度的圓函數(shù)代替麥克斯韋函數(shù),使得BGK類型的Boltzmann方程可以恢復宏觀控制方程。根據(jù)LBM的思想,將速度離散成有限個方向;使用一階歐拉向前格式,對時間進行離散;運用FVM方法對空間進行離散。在固體無滑移壁面處,采用非平衡外推的方式進行處理。對于無反射遠場邊界,通過在LBM控制方程中添加目標流動函數(shù)來達到抑制非物理擾動的目的。聲場則是等流場達到穩(wěn)定狀態(tài)后,采用當前相對壓強值與一定步數(shù)的相對壓強平均值的差值計算獲得。根據(jù)所提出的方法,首先對氋斯波進行了仿真計算,得到了聲壓分布云圖和聲壓波形曲線,用以檢驗本文算法的有效性。此外,還比較了不同雷諾數(shù)和吸收系數(shù)對聲壓波形的影響。然后對圓柱繞流進行了模擬,得到了升/阻力系數(shù)曲線、聲壓分布云圖和測試點聲壓波形曲線。最后對不同馬赫數(shù)下的翼型繞流進行了數(shù)值計算,得到了聲壓分布云圖、表面壓力/摩擦力系數(shù)曲線和測試點聲壓波形曲線。高斯波的計算結(jié)果與解析解接近。雷諾數(shù)越高,對聲壓峰值影響越小;吸收系數(shù)越大吸收效果越好。圓柱繞流和翼型繞流的聲場都可以正確計算出來,并且測試點的聲壓波動很穩(wěn)定。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V211.41
【部分圖文】：

航飛機在高空飛行時，其對人們生活產(chǎn)生的影響不是很明顯，但當在低段時，居住在機場附近的居民就會明顯感受到飛機帶來的噪聲干擾。噪影響人們的正常生活。氣動噪聲的問題（圖 1.1）主要分為兩個部分：機體噪聲和發(fā)動機噪聲。四個噪聲源組成：1）風扇/壓氣機噪聲源，2）燃燒噪聲源，3）渦輪噪源。隨著渦扇發(fā)動機技術的不斷發(fā)展，原先在飛機噪聲中占據(jù)主導地位降到了和機體噪聲同一個量級[1]。飛機機體噪聲主要是由于氣流經(jīng)過機流壓力脈動以及復雜氣流之間的相互作用所產(chǎn)生的，主要包括了起落架聲和后緣襟翼噪聲，另外還有一些寄生噪聲。對于目前商用飛機，機身次要關系排列如下：起落架、縫翼及縫翼滑軌和擾流片[2]�？梢姍C翼部經(jīng)成為機體噪聲源一個重要來源，因此，正確認識以及預測機翼部位噪理對降低飛機噪聲有著重要意義。在空中飛行，氣流繞過機翼從而產(chǎn)生升力，這種現(xiàn)象在流體力學中屬于而計算流體力學的方法可以較為準確地描述翼型周圍的流場情況，并且短，計算結(jié)果詳細。本文采用仿真模擬的方法研究聲場，是一種較好的

南京航空航天大學碩士學位論文沒有主要的差異。對于非線性波動方程，DRP和 OPC格式的有限體積方法在高梯度或不連續(xù)區(qū)域提供了更好的解決方法。對于超音速狀態(tài)下的氣動聲學計算，需要使用既能夠表示激波又不產(chǎn)生虛假數(shù)值振蕩的格式。在亞音速情況下采用中心型格式與選擇性濾波相結(jié)合的方法，會在存在不連續(xù)性的情況下產(chǎn)生振蕩。Daru 和 Gloerfelt[9]提出了一類迎風限制格式，結(jié)合了高精度和非振蕩特性。超音速方腔流動的計算結(jié)果表明，此類迎風限制格式可以捕獲移動的間斷并且沒有虛假的數(shù)值振蕩，同時保持高精度。如圖 1.2 計算結(jié)果所示，在激波和旋渦的交互作用下，OSMP 格式的計算結(jié)果較為精準。所以，這類格式可以用來計算超音速氣動聲學問題。

流體力學問題中，邊界處理方法都是需要特別注意的。不例如在流場周期性變化且無窮大的情況下，需要使用周期以使用對稱邊界以節(jié)省計算資源和時間；在需要考慮壁面壁面處理方式，等等。LBM 的邊界處理方法大致可以分為格式等）、動力學格式（非平衡態(tài)反彈、反滑移邊界格式[42]、Chen[43]格式等）以及其它復雜邊界處理格式。采用不算結(jié)果的精度、計算效率、計算的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響。況，然后采用正確的邊界處理方法。tzmann 方法在聲學計算方面的相關研究方面，許多研究者已經(jīng)對 LBM 做過了大量研究，而且取噪聲問題方面所做的研究不多，還屬于一個較新的課題。次[44]采用格子 BGK-Boltzmann模型來模擬密度相對于平均要模擬了兩種不同情況下的線性聲波：平面波在無黏流中道中的聲傳播。在這兩種情況下，發(fā)現(xiàn)模擬的結(jié)果與分析了非線性聲波問題，發(fā)現(xiàn)結(jié)果可以顯示預期的特征。

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