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复杂外形高精度CFD和CAA方法研究

陈安宁  
【摘要】:计算气动声学(Computational Aeroacoustics,CAA)作为研究噪声源和预测噪声影响的一门新兴学科,以气动声学理论为基础,并结合了传统计算流体力学(CFD)的研究成果和经验,成为目前研究飞机噪声问题的重要方法和手段。本文通过对气动声学理论的介绍,以及现阶段计算气动声学(CAA)的研究发展现状,给出了远场声压的计算策略。本文通过对计算声学和计算流体力学的对比分析,为了满足计算声学对流场信息的精度要求,开发了基于高精度格式的二维非定常Navier-Stokes方程求解器。为了增加程序的实用性,使之能够适应复杂外形的气动力和声学计算,采用了多块对接结构网格的处理方法。在多块计算域之间的信息传递上,采用了特征边界条件。文中给出了包括固壁边界条件,来流边界条件,出口边界条件,以及远场边界条件的特征公式。文中首先给出了程序在二维流场计算和声场计算中的算例验证,包括用于验证多块界面处理的特征边界条件的涡量运输算例,该算例充分显示了特征边界条件在高精度问题中的优越性;同时还给出了圆柱绕流算例的流场以及声场计算结果,以及NACA0012翼型和DLR两段翼型的计算结果,通过和实验对比可以看出,本文所采用的方法在流场计算中就有很高的准确性,同时也能够很好的反应声场信息,显示了所开发程序在实际应用中的可靠性。


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