非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格FVM在流體動力聲學(xué)計算中的應(yīng)用研究.pdf

1、流體動力噪聲是日常生活中和自然界最常見的噪聲源之一，經(jīng)常存在于民生、航空、航海以及工業(yè)應(yīng)用中，認識、預(yù)測并最終控制流體動力噪聲的工作顯得越來越重要，并且引起學(xué)術(shù)界和航空、航海以及工業(yè)應(yīng)用部門的日益重視。流體動力噪聲數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)包括流體動力噪聲的計算方法、時空離散格式以及無反射邊界等。本文主要研究適用于低速流流體動力噪聲計算的數(shù)值模擬軟件，研究聲傳播、遠場聲學(xué)特性以及流體動力噪聲的產(chǎn)生機理和傳播過程。
　　為了驗證采用計算流體

2、力學(xué)方法研究流體動力噪聲問題的可行性，編制了用于靜態(tài)介質(zhì)中聲傳播模擬程序。采用有限體積法離散聲學(xué)方程，時間項采用二階歐拉隱式格式，對流項采用TVD-SUPERBEE格式，擴散項采用中心差分，由SIMPLE算法求解聲壓-質(zhì)點振動速度耦合。通過用戶自定義聲傳播介質(zhì)，可將其應(yīng)用于任意靜態(tài)介質(zhì)中聲傳播問題。
　　針對流體動力噪聲計算應(yīng)用最廣的FW-H方程，了解FW-H方程的詳細推導(dǎo)過程，分析FW-H方程的適用范圍，且提出了內(nèi)部面近似法處理

3、可穿透聲源積分面，相比商業(yè)軟件的interior邊界法，克服了選用不同聲源積分面需重新劃分網(wǎng)格的較大工作量，同時避免了流場信息在聲源積分面上采用插值引起的誤差。
　　針對低速流流體動力噪聲問題，通過對可壓流場量分解成不可壓流場量和聲擾動量，得到聲擾動方程，并以中間矢量變換聲擾動方程，使其和N-S方程具有相同形式，采用基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有限體積法求解聲擾動方程，詳細討論聲擾動方程的對流項和源項處理方法，并將SIMPLE算法擴展到聲擾動

4、方程求解中。
　　針對計算域相比物理區(qū)域要小得多且計算邊界不能影響域內(nèi)模擬結(jié)果問題，采用精度較高的輻射無反射邊界和完美匹配層吸收邊界處理聲學(xué)無反射邊界問題。采用時間隱式、有限體積法離散輻射無反射邊界方程，統(tǒng)一求解邊界和內(nèi)部單元方程組。從聲擾動方程出發(fā)，推導(dǎo)出完美匹配層聲學(xué)方程以及變換系數(shù)，將計算域分解成聲擾動和完美匹配層兩個區(qū)域，在兩區(qū)域交界面上實現(xiàn)耦合求解。
　　詳細歸納基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有限體積法的計算流體動力聲學(xué)軟件的需