传递路径分析在结构设计中的应用
2012年8月噪声与振动控制第4期文章编号：1006-1355(2012)04-0006-05
气动噪声数值计算方法的比较与应用
徐俊伟，吴亚锋，陈耿
（西北工业大学动力与能源学院，西安710072）
摘要：当前气动噪声问题已日趋普遍和突出。虽然自Lighthill开创气动声学已有半个多世纪，但是由于气动声学方程的复杂性，因此在很长一段时间内都无法实现气动噪声的准确计算。计算流体力学和声学计算方法的成熟，数值计算正在成为解决气动噪声问题的主要工具。从气动声学基本理论出发，对现有的三种气动噪声数值计算方法进行介绍，分析这三种方法的适用性，并通过应用实例说明它们各自的求解过程和优缺点。由此可对气动噪声的预测提供一定的参考依据。
关键词：声学；气动噪声；数值计算；噪声预测
中图分类号：P733.22文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2012.04.002 Comparison and Application on the Aero-acoustics Numerical
Computing Methods
XU Jun-wei，WU Ya-feng，CHEN Geng
(School of Power and Energy,Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072,China)
Abstract:The current aerodynamic noise problems have become more common and prominent.Although Lighthill created a pneumatic acoustics for more than half a century,but because of the complexity of the its equation,so over a long period of time it was unable to realize the accurate calculation of aerodynamic noise.With the maturation of the calculation method for computational fluid dynamics and acoustics,numerical computing is becoming the main tool to solve aerodynamic noise problems.This article,from the basic theory of pneumatic acoustics,the existing three pneumatic noise numerical calculation methods and their applicability were introduced.And through the application examples,their respective advantages and disadvantages and solving process were descibed.This may provide certain reference to the pneumatic noise forecast.
Key words:acoustics;aerodynamic noise;numerical computation;noise prediction
第二次世界大战结束后，随着汽车工业、航空工业的飞速发展，气动噪声成为了一个迫切需要解决的课题[1]。1949年，英国科学家莱特希尔（Lighthill）推导出了气动声学的基本方程，并将其发表在英国皇家学会会刊上，标志着气动声学的诞生。1955年，柯尔（Curle）将莱特希尔理论推广到考虑静止固体边界的影响，推导出了柯尔方程。1969年，福茨威廉姆（Ffowcs-Williams）和霍金斯（Hawkings）应用广义函数法将柯尔的结果扩展到考虑运动固体边界对声音的影响，得到了一个较为普遍的结果，称为FW-H
收稿日期：2011-11-21；修改日期：2011-12-28
作者简介：徐俊伟（1987-），男，四川西昌人，硕士研究生，目前主要从事噪声数值仿真计算。
E-mail:superxjw@https://www.sodocs.net/doc/8a17114647.html,
方程[2]。
虽然后来的科学家在莱特希尔方程的基础上进一步发展了气动声学方程，但是基于方程本身的复杂性，对于一般的工程问题，几乎不可能找到方程的解。近年来，随着计算机技术的高速发展以及计算流体力学和声学计算方法的成熟，人们开始逐渐尝试用数值方法求解气动声学方程，以解决工程中日益突出的气动噪声问题。目前，气动噪声的数值方法有以下三种：计算气动声学方法（Computational Aero-Acoustic，简称CAA）、莱特希尔声类比方法（Lighthill’s Acoustic Analogy）以及混合计算方法（Hybrid Method）[3]。这三种方法拥有各自的特点，在不同的工程应用中各有优缺点。由于国内对气动噪声的研究起步较晚，以至于目前国内工程界对气