“超安静”飞机设计是当代“绿色航空技术”的主要研究内容之一，实验气动声学则是实现飞机／航空发动机超安静低噪声设计的重要基础学科。本书以传声器阵列信号处理的基本理论为基础，以精确测量航空发动机气动噪声源声学特性为主要内容，系统研究并分析了声学阵列信号“波束成型”理论、管道声模态辨识理论、发动机气动噪声源模拟实验、发动机部件气动声学实验相似律分析、发动机整机气动声学实验测试技术等。本书内容紧密结合实验气动声学学科的发展，反映了航空发动机实验气动声学学科的最新研究进展。
样章试读
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丛书序
前言
第1章 绪论
1.1 飞机及发动机的噪声问题 001
1.2 航空发动机噪声产生和传播的基本特征 005
1.2.1 发动机噪声源 005
1.2.2 喷流噪声基本特征 006
1.2.3 航空叶轮机（风扇、压气机、涡轮）噪声基本特征 008
1.2.4 燃烧噪声基本特征 014
1.2.5 发动机进/排气管道声传播的基本特征 016
1.3 实验气动声学（EAA）的重要性和研究内容 017
参考文献 018
第2章 声学信号的检测和统计分析方法
2.1 声学信号的基本特征 021
2.1.1 声学变量基本特征分析 022
2.1.2 声学信号的分类及时变特征 025
2.2 声学信号的检测方法 029
2.2.1 信号测量与检测的一般方法 029
2.2.2 声学测量传声器工作原理 030
2.2.3 测量传声器的特性与指标 032
2.2.4 测量传声器的选择 037
2.2.5 测量传声器的校准与使用 039
2.3 测量信号分析方法 044
2.3.1 信号分析一般方法 044
2.3.2 基于FFT的声功率谱密度函数计算方法 046
2.3.3 基于FFT的自相关函数计算方法 047
2.3.4 基于FFT的互功率谱函数计算方法 048
2.3.5 基于FFT的互相关函数计算方法 048
2.4 气动声学信号统计分析方法 048
2.4.1 气动噪声信号的统计平均及分析信号的自由度 049
2.4.2 噪声信号的均方声压与声压级 053
2.4.3 气动噪声信号的自相关分析方法 055
2.4.4 气动噪声信号的功率谱密度函数 060
2.5 本章小结 064
参考文献 065
第3章 自由声场声源识别技术——传声器阵列信号“波束成型”理论与方法
3.1 引言 066
3.1.1 声波信号的空间滤波 066
3.1.2 传声器阵列声学测量与波束成型 067
3.2 传声器阵列声学实验测量技术发展回顾 068
3.2.1 传声器阵列技术的雏形时期 069
3.2.2 现代传声器阵列技术迅速发展时期 070
3.2.3 传声器阵列信号高级处理方法迅速发展时期 073
3.3 传统波束成型方法 075
3.3.1 波束成型基本概念 075
3.3.2 延迟与求和波束成型 077
3.3.3 时域波束成型及阵列信号信噪比 079
3.3.4 运动声源时域波束成型及多普勒频移消除方法 082
3.3.5 频域波束成型及阵列信号互谱矩阵 086
3.4 传声器阵列波束成型性能评估 088
3.4.1 传声器阵列波束成型点扩散函数 089
3.4.2 传统波束成型传声器阵列性能评估 091
3.5 传声器阵列数据反卷积处理方法 098
3.5.1 反卷积算法的基本思想 098
3.5.2 CLEAN反卷积算法 099
3.5.3 DAMAS反卷积算法 103
3.5.4 SODIX反卷积算法 107
3.6 传声器阵列波束成型方法的考核校准 111
3.6.1 影响传声器阵列分辨率因素分析 112
3.6.2 标准合成阵列数据 116
3.6.3 传声器阵列波束成型校核结果分析 117
3.7 本章小结 124
参考文献 125
第4章 管道声场重构技术——管道声模态辨识的理论与方法
4.1 引言 130
4.2 管道声模态解耦的基本思想 131
4.3 单音噪声管道声模态辨识原理与方法 132
4.3.1 单音噪声管道声模态辨识技术的发展 132
4.3.2 周向声模态解耦方法 135
4.3.3 径向声模态解耦方法 138
4.3.4 单音噪声管道声模态辨识数据处理流程 143
4.4 宽频噪声管道声模态辨识原理与方法 145
4.4.1 宽频噪声管道声模态辨识技术的发展 145
4.4.2 宽频噪声管道声模态统计相关性分析方法 146
4.4.3 宽频噪声管道声模态解耦方法 149
4.4.4 宽频噪声管道声模态解耦中流动噪声抑制 156
4.4.5 宽频噪声管道声模态辨识数据处理流程 158
4.5 管道声模态辨识传声器阵列设计方法 160
4.5.1 管道声模态辨识的误差分析方法 161
4.5.2 管道声模态辨识的误差分析 163
4.5.3 轴向传声器阵列设计准则 166
4.6 基于组合传声器阵列的管道声模态解耦技术 167
4.7 本章小结 170
参考文献 170
第5章 航空发动机气动噪声源模拟实验技术
5.1 引言 173
5.2 叶片前缘/尾缘噪声吹风实验方法 174
5.2.1 叶片前缘/尾缘噪声源及其研究状况 174
5.2.2 叶片前缘/尾缘噪声实验装置 181
5.2.3 叶片前缘/尾缘噪声识别的线性传声器阵列 182
5.2.4 线性传声器阵列的实验考核验证 184
5.2.5 射流剪切层对声学测量的影响及修正方法 191
5.3 基于线性传声器阵列的叶片前缘/尾缘噪声特性实验分析 197
5.3.1 叶片前缘/尾缘噪声源分离 197
5.3.2 叶片前缘噪声特性实验分析 204
5.3.3 叶片尾缘噪声特性实验分析 207
5.4 基于线性传声器阵列的仿生学叶片降噪实验研究 210
5.4.1 仿生学降噪技术 210
5.4.2 仿生学锯齿尾缘降噪实验研究 211
5.4.3 仿生学波浪前缘降噪实验研究 220
5.4.4 圆柱尾流叶片干涉噪声的实验研究 231
5.5 叶片层流边界层不稳定噪声实验研究 234
5.5.1 实验装置和测量方法 235
5.5.2 层流边界层不稳定噪声频谱特征实验分析 236
5.5.3 层流边界层不稳定噪声产生机制及其峰值频率预测分析 240
5.6 基于传声器阵列的平面叶栅噪声实验方法 244
5.6.1 平面叶栅气动噪声实验方法 244
5.6.2 平面叶栅远场噪声特性实验分析 246
5.6.3 平面叶栅尾缘噪声特性实验分析 248
5.7 直接燃烧噪声模拟实验技术 250
5.7.1 直接燃烧噪声实验模拟装置 251
5.7.2 直接燃烧噪声实验测量方法 252
5.7.3 直接燃烧噪声实验分析 252
5.8 间接燃烧噪声模拟实验技术 254
5.8.1 间接燃烧噪声实验模拟装置 255
5.8.2 间接燃烧噪声声学测量方法 256
5.8.3 间接燃烧噪声模型实验数据分析 259
5.9 本章小结 262
参考文献 263
第6章 航空发动机进/排气管道声模态辨识实验技术
6.1 引言 272
6.2 风扇/增压级进气管道声模态识别方法 272
6.2.1 单级风扇实验台 273
6.2.2 声学测量环境及声学传感器 273
6.2.3 实验所用的传声器阵列 274
6.2.4 风扇进口单音噪声管道声模态的辨识 277
6.2.5 风扇进口宽频噪声管道声模态的辨识 283
6.3 涡轮排气管道声模态识别方法 295
6.3.1 涡轮出口单音噪声管道声模态辨识 295
6.3.2 涡轮出口宽频噪声管道声模态辨识 301
6.4 发动机整机进/出口声模态识别方法 305
6.4.1 自由声场发动机实验装置 305
6.4.2 发动机进/出口声模态辨识 308
6.5 本章小结 314
参考文献 314
第7章 航空发动机部件声学实验相似律分析技术
7.1 引言 316
7.1.1 发动机部件声学实验的目的和意义 316
7.1.2 发动机部件声学实验环境要求和解决方案 317
7.1.3 发动机部件噪声实验相似律分析技术 318
7.2 气动声学相似性准则分析 321
7.2.1 流体动力学与气动声学相似准则分析 321
7.2.2 流体力学相似理论在发动机部件实验中的应用 324
7.3 叶轮机噪声相似律分析 326
7.3.1 风扇噪声总声功率相似律关系分析 326
7.3.2 风扇噪声频谱相似律关系分析 330
7.4 基于相似律分析的风扇噪声预测模型及其发展 333
7.4.1 基于相似律分析的风扇噪声预测模型 333
7.4.2 风扇宽频噪声频谱相似律模型改进 337
7.5 基于相似律分析的涡轮噪声预测模型及其发展 340
7.5.1 基于相似律分析的涡轮噪声预测模型 340
7.5.2 涡轮噪声预测模型的改进 342
7.6 燃烧噪声相似律分析 345
7.6.1 燃烧噪声机理分析 345
7.6.2 燃烧噪声相似律分析 347
7.6.3 基于相似律分析的燃烧噪声预测模型 349
7.6.4 燃烧噪声半经验预测模型的应用 352
7.7 喷流噪声相似律分析 354
7.7.1 喷流噪声相似律分析 354
7.7.2 基于相似律分析的喷流噪声预测模型 361
7.7.3 喷流噪声半经验预测模型的应用 366
7.8 本章小结 368
参考文献 369
第8章 航空发动机整机气动声学实验技术
8.1 引言 375
8.2 航空发动机远场噪声与近场噪声实验测量方法 376
8.2.1 “声学远场”与“声学近场” 376
8.2.2 航空发动机“几何远场”与“几何近场”噪声问题 378
8.2.3 航空发动机“几何远场”噪声实验方法 379
8.2.4 航空发动机“几何近场”分布声源模型 380
8.3 基于线性阵列航空发动机进出口噪声源分离实验技术 382
8.3.1 航空发动机噪声源线性分布特征 382
8.3.2 基于线阵列的发动机进出口噪声源分离实验方法 383
8.3.3 航空发动机进出口噪声源分离实验结果分析 386
8.4 基于线性子阵列（移动阵列）发动机进出口声源指向性实验技术 396
8.4.1 发动机噪声源指向性识别的重要性 396
8.4.2 基于“移动线性阵列”的发动机噪声源指向性测量方法 397
8.4.3 基于“移动线性阵列”单级风扇进口噪声指向性实验分析 399
8.5 基于平面阵列的飞机飞越过程中发动机声学实验方法 403
8.5.1 基于平面传声器阵列的飞机飞越过程发动机噪声源测量技术 403
8.5.2 基于传统波束成型的发动机噪声飞行实验研究 406
8.5.3 基于“反卷积”波束成型的发动机噪声飞行实验研究 414
8.6 航空发动机整机试车台半混响室内噪声实验测量方法 421
8.6.1 半混响室的混响时间和混响半径 421
8.6.2 室内驻波的影响 424
8.6.3 背景噪声影响的抑制和消除 426
8.6.4 基于室内台架实验的发动机噪声实验分析 430
8.6.5 风扇旋转压力模态与声衬接缝干涉的单音噪声分析 437
8.7 基于整机声学实验的发动机部件噪声分解技术 440
8.7.1 航空发动机整机噪声分解问题 440
8.7.2 气动噪声源分离的SODIXBes技术 441
8.7.3 基于SODIXBes算法的航空发动机部件声源分离方法 445
8.7.4 某型大涵道比涡扇发动机整机噪声实验数据分离实例分析 446
8.8 本章小结 449
参考文献 450
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