声爆预测与低声爆设计方法

本书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，本书还对国内外相关领域的一些近期新进展进行了概述。全书共七章。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。 本书可作为科研院所研究人员、高等学校教师和研究生的参考书，也可作为本科生或研究生学习相关课程的辅助教材。

序一
序二
序三
前言
符号表
第1章 引论
1.1 声爆现象
1.2 声爆在大气中的传播
1.2.1 大气宏观效应
1.2.2 大气微观效应
1.2.3 大气介观效应
1.3 声爆的影响及研究意义
1.4 本书的主要内容和章节安排
参考文献
第2章 声爆快速预测方法
2.1 修正线化声爆预测理论
2.1.1 超声速线化理论
2.1.2 修正的超声速线化理论
2.1.3 声爆等效截面积分布计算
2.1.4 实现流程
2.2 Carlson简化声爆预测方法
2.2.1 有效马赫数与截止马赫数
2.2.2 外形影响因子
2.2.3 大气影响因子
2.2.4 有效高度和地面声爆位置
2.2.5 实现流程
2.3 波形参数法
2.3.1 波形参数法理论
2.3.2 激波厚度修正方法
2.4 声爆预测示例
2.4.1 NASA双锥模型的近场声爆预测
2.4.2 超声速民机方案LM 1021的近场声爆预测
2.4.3 SR-71飞机的远场声爆预测
2.4.4 LM1021构型的远场声爆预测
2.5 小结
参考文献
第3章 基于CFD的近场声爆计算
3.1 流动控制方程及其离散
3.1.1 Navier-Stokes方程
3.1.2 边界条件
3.1.3 雷诺平均Navier-Stokes方程
3.1.4 湍流模型
3.1.5 控制方程的离散求解
3.2 适用于近场声爆预测的计算网格
3.2.1 马赫锥型的网格
3.2.2 自适应加密的网格
3.3 近场声爆预测示例
3.3.1 第一届声爆研讨会SEEB-ALR标模计算
3.3.2 第二届声爆研讨会JWB翼身组合体标模计算
3.3.3 第三届声爆研讨会C608低声爆验证机标模计算
3.4 小结
参考文献
第4章 基于广义Burgers方程的远场声爆预测方法
4.1 模拟声爆传播的广义Burgers方程
4.1.1 广义Burgers方程
4.1.2 射线追踪
4.1.3 热黏吸收效应
4.1.4 分子弛豫效应
4.1.5 大气参数
4.2 广义Burgers方程的离散求解
4.2.1 算子分裂方法
4.2.2 离散求解域
4.2.3 分子弛豫效应的离散
4.2.4 热黏吸收效应的离散
4.2.5 几何声学效应的离散
4.2.6 非线性效应的离散
4.3 远场声爆强度的主观评价
4.3.1 A/C计权声暴露级
4.3.2 感觉声压级
4.4 远场声爆传播的示例
4.4.1 NASA C25D构型的远场声爆预测
4.4.2 F-5E飞机的远场声爆预测
4.5 远场声爆传播的再讨论
4.5.1 近场声爆信号采样频率对远场计算的影响
4.5.2 近场声爆信号提取位置对远场计算的影响
4.5.3 大气效应对远场声爆计算的影响
4.6 超声速民机Tu-144的声爆性能评估
4.6.1 近场声爆计算的网格收敛性研究
4.6.2 Tu-144近场声爆计算结果
4.6.3 Tu-144远场声爆传播结果
4.7 小结
参考文献
第5章 考虑大气湍流效应的远场声爆预测方法
5.1 大气湍流效应概述
5.2 二维HOWARD方程及其求解
5.2.1 二维HOWARD方程
5.2.2 大气边界层湍流场生成
5.2.3 数值求解方法
5.3 二维KZK方程及其求解
5.3.1 二维KZK方程
5.3.2 数值求解方法
5.4 声爆在大气边界层内的传播
5.4.1 JAXA抛体试验NWM的地面声爆预测
5.4.2 大气湍流对波形的扭曲作用
5.5 小结
参考文献
第6章 声爆试验及测量技术
6.1 声爆风洞试验与测量方法
6.1.1 声爆风洞试验的特点与难点
6.1.2 近场空间压力分布测量技术的发展
6.1.3 声爆风洞试验数据采集与处理方法
6.2 声爆的飞行试验与测量方法
6.2.1 声爆飞行试验技术的发展概述
6.2.2 声爆飞行试验测量方法
6.3 声爆试验示例
6.3.1 声爆风洞试验示例
6.3.2 声爆飞行试验示例
6.4 小结
参考文献
第7章 低声爆设计
7.1 低声爆反设计方法
7.1.1 经典的JSGD理论与反设计方法
7.1.2 基于高可信度CFD的反设计方法
7.1.3 混合可信度反设计方法
7.2 低声爆优化设计方法
7.2.1 基于代理模型的低声爆优化设计方法
7.2.2 基于梯度算法的低声爆优化设计方法
7.3 声爆抑制技术
7.3.1 静音锥技术
7.3.2 能量注入技术
7.4 几种低声爆布局方案
7.4.1 NASA X-59 QueSST布局
7.4.2 洛克希德·马丁QSTA布局
7.4.3 JAXAS4布局
7.4.4 双向飞翼布局
7.5 用于方案设计的低声爆设计软件
7.5.1 基于CAD的自动面元分析系统CAPAS
7.5.2 飞机综合设计程序PASS
7.5.3 飞行优化系统FLOPS
7.6 小结
参考文献
附录A 射线追踪初始条件
附录B 标准大气参数
附录C 离散信号的傅里叶变换
附录D 三分之一倍频率
附录E Mark VII响度数据
附录F 掩蔽效应因子