《聲爆預測與低聲爆設計方法》圍繞超聲速民機聲爆預測與低聲爆設計方法，主要對作者所在團隊近十年的研究工作進行了總結。同時，為了拓展內容，給讀者提供更寬廣的視野，《聲爆預測與低聲爆設計方法》還對國內外相關領域的一些*新進展進行了概述。《聲爆預測與低聲爆設計方法》共七章。第1章為引論，介紹聲爆的基本概念和主要特征，傳播過程中大氣效應對聲爆的作用，以及聲爆的影響和研究意義。第2章至第5章為聲爆預測的數值模擬方法。第2章介紹修正線化聲爆預測理論、Carlson簡化聲爆預測方法和波形參數法等快速預測方法；第3、4、5章介紹高可信度聲爆預測方法，包括基于CFD（計算流體力學）的近場聲爆計算方法、基于廣義Burgers方程的遠場傳播方法和考慮大氣邊界層湍流效應的傳播方法。第6章為聲爆試驗及測量技術，介紹聲爆風洞試驗和飛行試驗的技術特點、難點、測量方法和關鍵影響因素。第7章為低聲爆設計理論與方法，介紹低聲爆反設計方法、優化設計方法、聲爆抑制技術以及國外代表性的超聲速民機低聲爆布局方案與設計軟件。
目錄
序一
序二
序三
前言
符號表
第1章引論1
1.1聲爆現象1
1.2聲爆在大氣中的傳播3
1.2.1大氣宏觀效應4
1.2.2大氣微觀效應5
1.2.3大氣介觀效應5
1.3聲爆的影響及研究意義7
1.4本書的主要內容和章節安排8
參考文獻9
第2章聲爆快速預測方法13
2.1修正線化聲爆預測理論13
2.1.1超聲速線化理論13
2.1.2修正的超聲速線化理論16
2.1.3聲爆等效截面積分布計算19
2.1.4實現流程20
2.2Carlson簡化聲爆預測方法22
2.2.1有效馬赫數與截止馬赫數22
2.2.2外形影響因子24
2.2.3大氣影響因子26
2.2.4有效高度和地面聲爆位置27
2.2.5實現流程28
2.3波形參數法29
2.3.1波形參數法理論29
2.3.2激波厚度修正方法35
2.4聲爆預測示例37
2.4.1NASA雙錐模型的近場聲爆預測37
2.4.2超聲速民機方案LM 1021的近場聲爆預測38
2.4.3SR-71飛機的遠場聲爆預測41
2.4.4LM1021構型的遠場聲爆預測42
2.5小結43
參考文獻44
第3章基于CFD的近場聲爆計算45
3.1流動控制方程及其離散45
3.1.1Navier-Stokes方程45
3.1.2邊界條件46
3.1.3雷諾平均Navier-Stokes方程47
3.1.4湍流模型50
3.1.5控制方程的離散求解51
3.2適用于近場聲爆預測的計算網格52
3.2.1馬赫錐型的網格52
3.2.2自適應加密的網格55
3.3近場聲爆預測示例57
3.3.1第一屆聲爆研討會SEEB-ALR標模計算57
3.3.2第二屆聲爆研討會JWB翼身組合體標模計算59
3.3.3第三屆聲爆研討會C608低聲爆驗證機標模計算63
3.4小結66
參考文獻66
第4章基于廣義Burgers方程的遠場聲爆預測方法68
4.1模擬聲爆傳播的廣義Burgers方程68
4.1.1廣義Burgers方程68
4.1.2射線追蹤70
4.1.3熱黏吸收效應71
4.1.4分子弛豫效應71
4.1.5大氣參數72
4.2廣義Burgers方程的離散求解74
4.2.1算子分裂方法74
4.2.2離散求解域75
4.2.3分子弛豫效應的離散75
4.2.4熱黏吸收效應的離散77
4.2.5幾何聲學效應的離散77
4.2.6非線性效應的離散77
4.3遠場聲爆強度的主觀評價79
4.3.1A/C計權聲暴露級79
4.3.2感覺聲壓級80
4.4遠場聲爆傳播的示例84
4.4.1NASA C25D構型的遠場聲爆預測84
4.4.2F-5E飛機的遠場聲爆預測86
4.5遠場聲爆傳播的再討論87
4.5.1近場聲爆信號采樣頻率對遠場計算的影響88
4.5.2近場聲爆信號提取位置對遠場計算的影響89
4.5.3大氣效應對遠場聲爆計算的影響90
4.6超聲速民機Tu-144的聲爆性能評估93
4.6.1近場聲爆計算的網格收斂性研究93
4.6.2Tu-144近場聲爆計算結果95
4.6.3Tu-144遠場聲爆傳播結果96
4.7小結98
參考文獻99
第5章考慮大氣湍流效應的遠場聲爆預測方法101
5.1大氣湍流效應概述101
5.2二維HOWARD方程及其求解103
5.2.1二維HOWARD方程103
5.2.2大氣邊界層湍流場生成104
5.2.3數值求解方法105
5.3二維KZK方程及其求解108
5.3.1二維KZK方程108
5.3.2數值求解方法109
5.4聲爆在大氣邊界層內的傳播110
5.4.1JAXA拋體試驗NWM的地面聲爆預測110
5.4.2大氣湍流對波形的扭曲作用112
5.5小結116
參考文獻116
第6章聲爆試驗及測量技術118
6.1聲爆風洞試驗與測量方法118
6.1.1聲爆風洞試驗的特點與難點118
6.1.2近場空間壓力分布測量技術的發展120
6.1.3聲爆風洞試驗數據采集與處理方法124
6.2聲爆的飛行試驗與測量方法127
6.2.1聲爆飛行試驗技術的發展概述127
6.2.2聲爆飛行試驗測量方法130
6.3聲爆試驗示例131
6.3.1聲爆風洞試驗示例131
6.3.2聲爆飛行試驗示例141
6.4小結146
參考文獻147
第7章低聲爆設計149
7.1低聲爆反設計方法149
7.1.1經典的JSGD理論與反設計方法149
7.1.2基于高可信度CFD的反設計方法158
7.1.3混合可信度反設計方法159
7.2低聲爆優化設計方法162
7.2.1基于代理模型的低聲爆優化設計方法164
7.2.2基于梯度算法的低聲爆優化設計方法174
7.3聲爆抑制技術181
7.3.1靜音錐技術181
7.3.2能量注入技術186
7.4幾種低聲爆布局方案189
7.4.1NASA X-59 QueSST布局189
7.4.2洛克希德 馬丁QSTA布局189
7.4.3JAXAS4布局190
7.4.4雙向飛翼布局192
7.5用于方案設計的低聲爆設計軟件193
7.5.1基于CAD的自動面元分析系統CAPAS193
7.5.2飛機綜合設計程序PASS194
7.5.3飛行優化系統FLOPS194
7.6小結195
參考文獻195
附錄A射線追蹤初始條件200
附錄B標準大氣參數202
附錄C離散信號的傅里葉變換204
附錄D三分之一倍頻率206
附錄EMark VII響度數據208
附錄F掩蔽效應因子210
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