《複雜物體湍流噪聲的LBM/IBM方法研究及套用》是依託南京航空航天大學，由司海青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜物體湍流噪聲的LBM/IBM方法研究及套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：司海青
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目主要研究高雷諾數下複雜物體引起湍流噪聲的格子玻爾茲曼方法（LBM）/浸入邊界法（IBM）的混合模擬技術。為模擬聲源流場的非定常流動，結合現有的IBM方法，研究基於脫體渦模擬模型的LBM方法；推導控制聲傳播的線化格子玻爾茲曼方程（LBE），為準確地模擬聲波的傳播，研究高精度、低色散、低耗散有限差分LBM方法，將完美匹配層技術（PML）推廣到LBM方法中，推導適用於LBM方法的PML方程並進行穩定性分析；研究與發展具有低色散和低耗散特性的高精度尖銳界面虛擬單元IBM方法，以便有效地處理湍流噪聲問題；選取經典算例與複雜湍流噪聲問題為研究對象，採用貼體技術與浸入邊界結合的格線生成方案，驗證LBM/IBM方法模擬氣動噪聲的基本能力及其套用。本項目的研究，期望為模擬氣動噪聲工程問題提供一套可靠的數值模擬技術。
結題摘要
高雷諾數流動引起的湍流噪聲問題越來越受到科研人員、飛機、飛彈設計者等的重視，在飛機尤其是大型民用客機的設計中，噪聲問題是必須考慮的關鍵問題之一，它也是適航審定的重要指標之一。飛機發動機，起落架，含有襟翼、縫翼的增升裝置等構件，特別是飛機起降階段，是飛機重要的噪聲源。再如，飛彈飛行過程中彈體上的部件所產生的寬頻氣動噪聲，會引起氣流分離流、旋渦、湍流及其附面層相互干擾，必然對氣動性能產生影響。因此，準確地預測湍流產生的噪聲，正確地理解噪聲產生和傳播的機理，是有效控制噪聲的重要前提。本項目主要研究高雷諾數下複雜物體引起湍流噪聲的格子玻爾茲曼方法（LBM）/浸入邊界法（IBM）的混合模擬技術。為模擬聲源流場的非定常流動，結合現有的IBM方法，研究基於脫體渦模擬模型的LBM方法；推導控制聲傳播的線化格子玻爾茲曼方程（LBE），為準確地模擬聲波的傳播，研究高精度、低色散、低耗散有限差分LBM方法，將完美匹配層技術（PML）推廣到LBM方法中，推導適用於LBM方法的PML方程並進行穩定性分析；研究與發展具有低色散和低耗散特性的高精度尖銳界面虛擬單元IBM方法，以便有效地處理湍流噪聲問題；選取經典算例與複雜湍流噪聲問題為研究對象，採用貼體技術與浸入邊界結合的格線生成方案，驗證LBM/IBM方法模擬氣動噪聲的基本能力及其套用。通過理論與數值模擬研究，形成了一套數值計算氣動噪聲的LBM程式，獲得了湍流引起氣動噪聲模擬研究中的理論模型與氣動數據，為今後進一步的研究奠定基礎。在國內外期刊、學術會議上發表學術論文10篇，其中，SCI收錄2篇，EI收錄1篇。在科學出版社，出版學術專著1部。培養碩士研究生2名，博士後1名。所研究的氣動噪聲計算程式，套用到企業中產品設計中。研究高雷諾數下複雜物體引起湍流噪聲的LBM/IBM方法，其科學意義在於，充分利用格子Boltzmann 方法的優勢，將它套用到氣動噪聲計算中，期望為模擬複雜物體高雷諾數下產生的噪聲提供一種新的計算途徑。
