声爆预测与低声爆设计方法

　　《声爆预测与低声爆设计方法》围绕超声速民机声爆预测与低声爆设计方法，主要对作者所在团队近十年的研究工作进行了总结。同时，为了拓展内容，给读者提供更宽广的视野，《声爆预测与低声爆设计方法》还对国内外相关领域的一些进展进行了概述。《声爆预测与低声爆设计方法》共七章。第1章为引论，介绍声爆的基本概念和主要特征，传播过程中大气效应对声爆的作用，以及声爆的影响和研究意义。第2章至第5章为声爆预测的数值模拟方法。第2章介绍修正线化声爆预测理论、Carlson简化声爆预测方法和波形参数法等快速预测方法；第3、4、5章介绍高可信度声爆预测方法，包括基于CFD（计算流体力学）的近场声爆计算方法、基于广义Burgers方程的远场传播方法和考虑大气边界层湍流效应的传播方法。第6章为声爆试验及测量技术，介绍声爆风洞试验和飞行试验的技术特点、难点、测量方法和关键影响因素。第7章为低声爆设计理论与方法，介绍低声爆反设计方法、优化设计方法、声爆抑制技术以及国外代表性的超声速民机低声爆布局方案与设计软件。

暂缺《声爆预测与低声爆设计方法》作者简介

目录
序一
序二
序三
前言
符号表
第1章引论1
1.1声爆现象1
1.2声爆在大气中的传播3
1.2.1大气宏观效应4
1.2.2大气微观效应5
1.2.3大气介观效应5
1.3声爆的影响及研究意义7
1.4本书的主要内容和章节安排8
参考文献9
第2章声爆快速预测方法13
2.1修正线化声爆预测理论13
2.1.1超声速线化理论13
2.1.2修正的超声速线化理论16
2.1.3声爆等效截面积分布计算19
2.1.4实现流程20
2.2Carlson简化声爆预测方法22
2.2.1有效马赫数与截止马赫数22
2.2.2外形影响因子24
2.2.3大气影响因子26
2.2.4有效高度和地面声爆位置27
2.2.5实现流程28
2.3波形参数法29
2.3.1波形参数法理论29
2.3.2激波厚度修正方法35
2.4声爆预测示例37
2.4.1NASA双锥模型的近场声爆预测37
2.4.2超声速民机方案LM 1021的近场声爆预测38
2.4.3SR-71飞机的远场声爆预测41
2.4.4LM1021构型的远场声爆预测42
2.5小结43
参考文献44
第3章基于CFD的近场声爆计算45
3.1流动控制方程及其离散45
3.1.1Navier-Stokes方程45
3.1.2边界条件46
3.1.3雷诺平均Navier-Stokes方程47
3.1.4湍流模型50
3.1.5控制方程的离散求解51
3.2适用于近场声爆预测的计算网格52
3.2.1马赫锥型的网格52
3.2.2自适应加密的网格55
3.3近场声爆预测示例57
3.3.1届声爆研讨会SEEB-ALR标模计算57
3.3.2第二届声爆研讨会JWB翼身组合体标模计算59
3.3.3第三届声爆研讨会C608低声爆验证机标模计算63
3.4小结66
参考文献66
第4章基于广义Burgers方程的远场声爆预测方法68
4.1模拟声爆传播的广义Burgers方程68
4.1.1广义Burgers方程68
4.1.2射线追踪70
4.1.3热黏吸收效应71
4.1.4分子弛豫效应71
4.1.5大气参数72
4.2广义Burgers方程的离散求解74
4.2.1算子分裂方法74
4.2.2离散求解域75
4.2.3分子弛豫效应的离散75
4.2.4热黏吸收效应的离散77
4.2.5几何声学效应的离散77
4.2.6非线性效应的离散77
4.3远场声爆强度的主观评价79
4.3.1A/C计权声暴露级79
4.3.2感觉声压级80
4.4远场声爆传播的示例84
4.4.1NASA C25D构型的远场声爆预测84
4.4.2F-5E飞机的远场声爆预测86
4.5远场声爆传播的再讨论87
4.5.1近场声爆信号采样频率对远场计算的影响88
4.5.2近场声爆信号提取位置对远场计算的影响89
4.5.3大气效应对远场声爆计算的影响90
4.6超声速民机Tu-144的声爆性能评估93
4.6.1近场声爆计算的网格收敛性研究93
4.6.2Tu-144近场声爆计算结果95
4.6.3Tu-144远场声爆传播结果96
4.7小结98
参考文献99
第5章考虑大气湍流效应的远场声爆预测方法101
5.1大气湍流效应概述101
5.2二维HOWARD方程及其求解103
5.2.1二维HOWARD方程103
5.2.2大气边界层湍流场生成104
5.2.3数值求解方法105
5.3二维KZK方程及其求解108
5.3.1二维KZK方程108
5.3.2数值求解方法109
5.4声爆在大气边界层内的传播110
5.4.1JAXA抛体试验NWM的地面声爆预测110
5.4.2大气湍流对波形的扭曲作用112
5.5小结116
参考文献116
第6章声爆试验及测量技术118
6.1声爆风洞试验与测量方法118
6.1.1声爆风洞试验的特点与难点118
6.1.2近场空间压力分布测量技术的发展120
6.1.3声爆风洞试验数据采集与处理方法124
6.2声爆的飞行试验与测量方法127
6.2.1声爆飞行试验技术的发展概述127
6.2.2声爆飞行试验测量方法130
6.3声爆试验示例131
6.3.1声爆风洞试验示例131
6.3.2声爆飞行试验示例141
6.4小结146
参考文献147
第7章低声爆设计149
7.1低声爆反设计方法149
7.1.1经典的JSGD理论与反设计方法149
7.1.2基于高可信度CFD的反设计方法158
7.1.3混合可信度反设计方法159
7.2低声爆优化设计方法162
7.2.1基于代理模型的低声爆优化设计方法164
7.2.2基于梯度算法的低声爆优化设计方法174
7.3声爆抑制技术181
7.3.1静音锥技术181
7.3.2能量注入技术186
7.4几种低声爆布局方案189
7.4.1NASA X-59 QueSST布局189
7.4.2洛克希德 马丁QSTA布局189
7.4.3JAXAS4布局190
7.4.4双向飞翼布局192
7.5用于方案设计的低声爆设计软件193
7.5.1基于CAD的自动面元分析系统CAPAS193
7.5.2飞机综合设计程序PASS194
7.5.3飞行优化系统FLOPS194
7.6小结195
参考文献195
附录A射线追踪初始条件200
附录B标准大气参数202
附录C离散信号的傅里叶变换204
附录D三分之一倍频率206
附录EMark VII响度数据208
附录F掩蔽效应因子210