邵卫东,李军,2

(1.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;2.先进航空发动机协同创新中心,100191,北京)



计算气动声学中的伽辽金玻尔兹曼方法研究

邵卫东1,李军1,2

(1.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;2.先进航空发动机协同创新中心,100191,北京)

为获得气动声学的高精度和低耗散特性的数值方法,发展了伽辽金玻尔兹曼方法和相应的无反射边界条件。首先,引入新粒子分布函数到格子玻尔兹曼BGK方程中并重构欧拉方程;然后,在空间上采用高精度的交点间断伽辽金有限元方法,在时间上采用显式五级四阶龙格库塔离散方法对解耦得到的对流步方程进行离散求解;最后,通过数值通量构造速度边界、声学硬壁面边界和无反射边界条件。采用包含声反射和多普勒效应的数值算例进行验证,可得模拟值与解析解吻合一致,从而证明了伽辽金玻尔兹曼方法和无反射边界条件用于气动声学计算的有效性和准确性。

计算气动声学;伽辽金玻尔兹曼方法;无反射边界条件

气动声学问题一般有两类数值解法:基于Lighthill声类比理论[1]及拓展的声比拟预测方法;直接模拟研究噪声的产生机理及传播特性的计算气动声学(CAA)方法。通过计算流体动力学或试验得到流场信息并结合声比拟方法预测噪声在工程中有广泛的应用[2-3],但声比拟方法既不能考虑流场与声场的相互作用,又不能预测非线性气动噪声,故要从更本质的角度研究流动发声机理就必须采用CAA方法。……