風(fēng)力機氣動噪聲的研究領(lǐng)域包含了空氣動力學(xué)、氣動聲學(xué)和大氣聲傳播，研究對象包含了翼型、風(fēng)力機和風(fēng)電場。《風(fēng)力機氣動噪聲》圍繞上述關(guān)鍵基礎(chǔ)知識、原理概念和工程應(yīng)用逐一展開。《風(fēng)力機氣動噪聲》共分十一章：第一至八章涵蓋了理論部分，包含聲學(xué)基礎(chǔ)、聲學(xué)方程和流體方程的推導(dǎo)及離散、風(fēng)力機氣動和噪聲的計算方法；第九至十一章為實踐應(yīng)用部分，依次介紹了基本算例、翼型、風(fēng)力機和風(fēng)電場尺度的仿真算例。
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目錄
前言
上篇
基礎(chǔ)理論
第一章緒論003
1.1研究背景003
1.2風(fēng)力機氣動噪聲研究現(xiàn)狀006
1.2.1氣動噪聲的高精度數(shù)值模擬研究006
1.2.2氣動噪聲的工程模擬研究007
1.3風(fēng)電場低噪聲布局研究現(xiàn)狀008
第二章聲學(xué)基礎(chǔ)012
2.1引言012
2.2聲場中的變量012
2.3基礎(chǔ)定義013
2.3.1聲壓013
2.3.2聲壓級014
2.3.3聲強和聲功率014
2.3.4倍頻程016
第三章計算氣動聲學(xué)高階差分格式020
3.1引言020
3.2空間離散格式021
3.2.1高階顯式差分格式及優(yōu)化021
3.2.2高階緊致差分格式及優(yōu)化026
3.2.3非均勻網(wǎng)格030
3.3時間離散032
3.4數(shù)值過濾和人工耗散037
3.4.1顯式過濾037
3.4.2隱式過濾039
3.4.3人工阻尼區(qū)域039
3.5聲學(xué)邊界條件040
3.5.1固體壁面邊界條件040
3.5.2聲學(xué)遠(yuǎn)場邊界條件042
第四章流動控制方程047
4.1引言047
4.2流動基本控制方程047
4.2.1流動與變形的基本概念047
4.2.2連續(xù)方程的微分形式——質(zhì)量守恒定律052
4.2.3動量方程的微分形式——牛頓第二定律054
4.2.4歐拉方程——無黏微分方程056
4.2.5納維斯托克斯方程——黏性微分方程056
4.2.6能量方程微分形式——熱力學(xué)第一定律059
第五章氣動聲學(xué)控制方程060
5.1引言060
5.2湍流模型在CAA中的應(yīng)用060
5.3Lighthill方程062
5.4FfowcsWilliams-Hawkings方程064
5.5Farassat方程066
5.6聲擾動方程069
第六章風(fēng)力機氣動力與流場的計算方法074
6.1引言074
6.2風(fēng)力機葉素動量理論074
6.2.1理想狀態(tài)下的動量守恒關(guān)系074
6.2.2尾流的旋轉(zhuǎn)與切向誘導(dǎo)因子077
6.2.3葉素動量BEM基礎(chǔ)理論081
6.2.4葉尖損失084
6.2.5高軸向誘導(dǎo)因子修正088
6.3葉片相對坐標(biāo)系與非穩(wěn)態(tài)氣動模型090
6.3.1關(guān)于非穩(wěn)態(tài)氣動模型的介紹090
6.3.2慣性坐標(biāo)系與葉片坐標(biāo)系的變換090
6.3.3葉片坐標(biāo)系中的相對來流速度094
6.3.4誘導(dǎo)速度095
6.3.5塔影與風(fēng)切的影響098
6.3.6關(guān)于風(fēng)力機氣動建模的小結(jié)099
6.4風(fēng)力機尾流工程算法099
6.5風(fēng)力機尾流AL/AD數(shù)值方法101
第七章風(fēng)力機氣動聲源解析與工程模擬方法105
7.1引言105
7.2湍流入流噪聲106
7.2.1湍流強度與特征尺度106
7.2.2湍流入流噪聲109
7.3翼型尾緣湍流邊界層噪聲109
7.4翼型尾緣層流邊界層渦脫噪聲113
7.5葉尖渦噪聲114
7.6鈍尾緣渦脫落噪聲115
7.7聲指向119
7.8邊界層厚度119
7.9其他模擬方法121
7.9.1Amiet模型121
7.9.2壁面壓力譜(WPS)的統(tǒng)一模型122
7.9.3改進(jìn)的TNO模型125
第八章風(fēng)電場大氣聲傳播計算方法126
8.1引言126
8.2風(fēng)力機大氣聲傳播的要素127
8.2.1問題概述127
8.2.2直線聲傳播與地面聲反射128
8.2.3地面聲阻抗與反射系數(shù)129
8.2.4大氣中的聲波折射131
8.2.5等效聲速136
8.2.6聲波在湍流中的傳播效應(yīng)137
8.3拋物方程建模方法138
8.3.1建模目標(biāo)138
8.3.2基礎(chǔ)方程138
8.3.3窄角拋物方程140
8.3.4寬角拋物方程141
8.3.5拋物方程的離散化求解141
8.3.6廣義地形下的方程變換144
8.3.7流場因素145
下篇實踐應(yīng)用
第九章基本算例149
9.1引言149
9.2一維波動方程149
9.3二維聲傳播計算151
9.4雙旋渦噪聲計算155
9.5圓柱繞流噪聲計算157
第十章翼型及風(fēng)力機氣動噪聲166
10.1引言166
10.2基于CAA方法的翼型氣動噪聲模擬166
10.2.1翼型低雷諾數(shù)氣動噪聲166
10.2.2翼型湍流氣動噪聲170
10.2.3鋸齒尾翼噪聲數(shù)值計算173
10.2.4多孔介質(zhì)降噪設(shè)計鋸齒尾翼噪聲數(shù)值計算185
10.3基于其他方法的翼型氣動噪聲模擬199
10.3.1BPM半經(jīng)驗工程方法199
10.3.2WPS壁面壓力譜方法210
10.3.3低噪聲翼型設(shè)計213
10.4風(fēng)力機氣動噪聲預(yù)測219
10.4.1基于CFD/CAA的葉片噪聲仿真219
10.4.2基于工程方法的噪聲仿真與實驗驗證222
第十一章風(fēng)電場氣動噪聲傳播計算234
11.1引言234
11.2基礎(chǔ)算例234
11.2.1平面聲傳播——理想狀況234
11.2.2平面聲傳播——考慮溫差梯度235
11.2.3平面聲傳播——考慮風(fēng)速237
11.2.4繞單個山丘聲傳播238
11.2.5簡化的復(fù)雜地形聲傳播238
11.3風(fēng)力機的聲傳播240
11.3.1單臺和多臺串列風(fēng)力機的聲傳播240
11.3.2大氣穩(wěn)定性、尾流以及風(fēng)切的綜合效應(yīng)247
11.4平坦地形風(fēng)電場噪聲預(yù)測251
11.4.1算例1：風(fēng)電場環(huán)境噪聲評估251
11.4.2算例2：風(fēng)電場低噪聲優(yōu)化布局254
11.5復(fù)雜地形風(fēng)電場噪聲傳播263
11.5.1算例1：山地風(fēng)電場噪聲云圖仿真263
11.5.2算例2：山地風(fēng)電場噪聲云圖仿真271
參考文獻(xiàn)285
附錄A各國風(fēng)電噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)297
附錄B高階差分系數(shù)298
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