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第1章 引论1

1．1 飞机噪声问题1

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

1．1．2 喷气式民用航空运输带来了航空噪声的新问题3

1．2 航空发动机噪声6

1．3 飞机噪声评价参数8

1．3．1 噪声的物理度量8

1．3．2 频谱和频带9

1．3．3 噪声的主观度量10

参考文献17

第2章 声学基本概念和基本方程19

2．1 流体动力学基本方程19

2．1．1 守恒律和本构方程19

2．1．2 理想流体动力学基本方程表达形式22

2．2 声学基本方程24

2．2．1 流动过程物理量级分析24

2．2．2 波动方程27

2．3 声波方程的解33

2．3．1 稳态介质中的简单波33

2．3．2 运动介质中的波35

2．4 声源分析41

2．4．1 反问题和声源的唯一性问题41

2．4．2 质量和动量入射42

2．5 运动声源问题42

2．5．1 方程的解43

2．5．2 解的说明44

2．5．3 压力场的说明46

2．5．4 简单的谐波声源47

2．5．5 多声源的分析48

参考文献49

第3章 气动声学理论50

3．1 气动声学理论的产生及发展50

3．2 Lighthill声类比理论52

3．2．1 Lighthill方程推导52

3．2．2 对流形式的Lighthill方程54

3．2．3 基本气动噪声源55

3．2．4 Lighthill方程声源项分析57

3．2．5 Howe对流波动方程58

3．3 Lighthill方程的解60

3．3．1 Kirchhoff积分60

3．3．2 Curle对气动声学方程的积分解61

3．3．3 对流Lighthill方程的解62

3．3．4 远场近似63

3．4 时间平均解64

3．4．1 自相关函数65

3．4．2 功率谱密度67

3．5 静止固体边界对气动声源声辐射的影响69

3．5．1 引论69

3．5．2 无限平板表面边界层噪声分析70

3．5．3 具有边缘平板的气动噪声分析74

3．6 运动固体边界对气动声源声辐射的影响——FW-H方程78

3．6．1 空间坐标系78

3．6．2 运动坐标系80

参考文献81

第4章 发动机喷流噪声85

4．1 引论85

4．2 喷流噪声声功率分析87

4．2．1 Lighihill方程对湍流流场的应用87

4．2．2 运动速度对声强的影响88

4．2．3 量纲分析89

4．2．4 喷流结构及喷流噪声公式90

4．3 喷流噪声远场声压时间平均解91

4．3．1 功率谱密度92

4．3．2 圆形射流的螺旋模态92

4．3．3 喷流噪声的指向性94

4．3．4 喷流气动声源的波动模型与旋涡模型95

4．4 喷流噪声比例律关系97

4．4．1 喷流流场比例律关系97

4．4．2 喷流噪声声压比例律关系99

4．5 超声速喷流噪声101

4．5．1 马赫波辐射101

4．5．2 宽频激波噪声103

4．5．3 宽频激波噪声频率104

4．5．4 宽频激波噪声频谱峰值宽度106

4．5．5 宽频激波噪声的飞行效应106

4．5．6 超声速喷流的尖叫声107

4．6 喷流噪声的预测108

4．6．1 静止状态喷流混合噪声预测108

4．6．2 飞行状态喷流混合噪声预测108

4．6．3 宽频激波噪声108

4．6．4 空中飞行和风洞实验结果的关系109

4．7 喷流噪声抑制109

4．7．1 大涵道比涡扇发动机的使用109

4．7．2 波瓣形喷管降噪110

4．7．3 新型波纹形喷管降噪111

4．7．4 气流屏蔽和几何偏置喷管112

4．8 本章小结113

参考文献113

第5章 发动机管道声学理论分析117

5．1 引论117

5．2 流动管道的波动方程117

5．3 无流动矩形硬壁管道中的声传播118

5．3．1 齐次波动方程的一般求解118

5．3．2 刚体管道壁面边界条件120

5．3．3 管道端口处的边界条件122

5．3．4 声源处的边界条件123

5．4 无流动圆柱或环形硬壁管道中的声传播124

5．5 具有均匀流动的矩形管道内的声传播127

5．6 本章小结128

参考文献129

第6章 叶轮机噪声产生和传播的物理机制131

6．1 引论131

6．2 叶轮机流动噪声源和噪声传播的物理过程分析132

6．2．1 叶轮机流动噪声的产生和传播过程132

6．2．2 叶轮机流动噪声源133

6．3 叶轮机定常和非定常气动力产生的单音噪声134

6．3．1 转子叶片厚度噪声及定常叶片力噪声134

6．3．2 非定常叶片气动力噪声135

6．3．3 非定常叶片气动力旋转模态分析137

6．3．4 超声速转子激波噪声139

6．4 叶轮机随机非定常流动产生的宽频噪声141

6．4．1 宽频随机噪声的理论分析141

6．4．2 叶轮机不同随机噪声的分析比较142

6．5 叶轮机管道声模态的产生147

6．5．1 单转子产生的模态147

6．5．2 非传播模态的衰减148

6．5．3 转静干涉产生的模态149

6．5．4 对转风扇转子干涉产生的模态分析151

6．6 叶轮机管道声模态的传播和辐射152

6．6．1 叶片排中声波的传播152

6．6．2 管道中声波的传播及辐射154

6．7 结束语157

参考文献158

第7章 叶轮机噪声预测模型与控制方法162

7．1 引论162

7．1．1 航空发动机声学设计和降噪设计162

7．1．2 叶轮机噪声分析模型概述162

7．2 叶轮机噪声的经验关联分析163

7．2．1 叶轮机噪声特征及经验关联关系163

7．2．2 声源声功率计算166

7．2．3 指向性函数166

7．2．4 频谱函数167

7．3 叶轮机管道声学模型168

7．3．1 基本方程168

7．3．2 风扇／压气机单音噪声计算171

7．3．3 叶轮机单音噪声传播特性分析173

7．3．4 叶轮机辐射声功率计算173

7．4基于线化非定常流理论的叶轮机噪声计算方法174

7．4．1 概述174

7．4．2 准三维叶轮机噪声模型175

7．4．3 准三维管道叶栅模型的实验考核181

7．5 基于CFD技术的叶轮机噪声计算方法183

7．5．1 概述183

7．5．2 压力模态匹配方法184

7．5．3 声传播计算对网格的要求185

7．5．4 计算实例187

7．6 叶轮机噪声控制方法189

7．6．1 选用合适的动静叶数目降低叶轮机噪声189

7．6．2 增加转子、静子之间的距离190

7．6．3 改变转静干涉的相位分布191

7．6．4 叶片设计195

7．6．5 叶轮机叶尖间隙噪声的减小方法200

7．6．6 结论202

7．7结束语202

参考文献203

第8章 发动机燃烧与核心噪声208

8．1 引论208

8．2 燃烧室几何和工作状态变化对噪声的影响210

8．2．1 燃烧室几何变化对噪声的影响210

8．2．2 燃烧室工作状态变化对噪声的影响210

8．3 燃烧噪声特征和燃烧噪声源分析212

8．3．1 燃烧噪声和核心噪声的特征212

8．3．2 燃烧噪声源214

8．4 燃烧噪声理论分析216

8．4．1 燃烧噪声理论的发展情况216

8．4．2 燃烧噪声理论及与实验的比较217

8．4．3 燃烧噪声预测方法219

8．5 燃烧噪声诊断技术222

8．5．1 燃烧噪声测量技术222

8．5．2 数据分析225

8．5．3 应用实例226

8．6 燃烧噪声控制229

参考文献229

第9章 航空发动机气动噪声实验测试技术232

9．1 引论232

9．2 航空发动机气动声学实验环境和测试方法233

9．2．1 自由声场与消声室233

9．2．2 发动机声学实验的进气整流罩236

9．2．3 测量传声器及安装方式240

9．3 噪声源声功率测量技术243

9．3．1 自由场测量方法244

9．3．2 混响室测量方法247

9．3．3 管道内测量方法247

9．4 发动机管道声模态识别测量技术249

9．4．1 管道声模态测量的目的249

9．4．2 模态测量试验的必要性249

9．4．3 周向模态测量的方法250

9．5 基于传声器阵列的发动机噪声源识别测量技术252

9．5．1 气动噪声源识别的重要性及发展252

9．5．2 传声器阵列声源识别技术的基本原理254

9．5．3 传声器阵列测量数据的处理255

9．5．4 传声器阵列的“波束模式”258

9．6 基于传声器阵列的发动机噪声源识别测量实例260

9．6．1 基于线性传声器阵列的发动机噪声识别实验260

9．6．2 发动机噪声源识别测量结果分析262

参考文献265