風力機氣動噪聲的研究領域包含了空氣動力學、氣動聲學和大氣聲傳播，研究對象包含了翼型、風力機和風電場。《風力機氣動噪聲》圍繞上述關鍵基礎知識、原理概念和工程應用逐一展開。《風力機氣動噪聲》共分十一章：第一至八章涵蓋了理論部分，包含聲學基礎、聲學方程和流體方程的推導及離散、風力機氣動和噪聲的計算方法；第九至十一章為實踐應用部分，依次介紹了基本算例、翼型、風力機和風電場尺度的仿真算例。
目錄
前言
上篇
基礎理論
第一章緒論003
1.1研究背景003
1.2風力機氣動噪聲研究現狀006
1.2.1氣動噪聲的高精度數值模擬研究006
1.2.2氣動噪聲的工程模擬研究007
1.3風電場低噪聲布局研究現狀008
第二章聲學基礎012
2.1引言012
2.2聲場中的變量012
2.3基礎定義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化021
3.2.2高階緊致差分格式及優化026
3.2.3非均勻網格030
3.3時間離散032
3.4數值過濾和人工耗散037
3.4.1顯式過濾037
3.4.2隱式過濾039
3.4.3人工阻尼區域039
3.5聲學邊界條件040
3.5.1固體壁面邊界條件040
3.5.2聲學遠場邊界條件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連續方程的微分形式——質量守恒定律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——熱力學第一定律059
第五章氣動聲學控制方程060
5.1引言060
5.2湍流模型在CAA中的應用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
第六章風力機氣動力與流場的計算方法074
6.1引言074
6.2風力機葉素動量理論074
6.2.1理想狀態下的動量守恒關系074
6.2.2尾流的旋轉與切向誘導因子077
6.2.3葉素動量BEM基礎理論081
6.2.4葉尖損失084
6.2.5高軸向誘導因子修正088
6.3葉片相對坐標系與非穩態氣動模型090
6.3.1關于非穩態氣動模型的介紹090
6.3.2慣性坐標系與葉片坐標系的變換090
6.3.3葉片坐標系中的相對來流速度094
6.3.4誘導速度095
6.3.5塔影與風切的影響098
6.3.6關于風力機氣動建模的小結099
6.4風力機尾流工程算法099
6.5風力機尾流AL/AD數值方法101
第七章風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)的統一模型122
7.9.3改進的TNO模型125
第八章風電場大氣聲傳播計算方法126
8.1引言126
8.2風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137
8.3拋物方程建模方法138
8.3.1建模目標138
8.3.2基礎方程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鋸齒尾翼噪聲數值計算173
10.2.4多孔介質降噪設計鋸齒尾翼噪聲數值計算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低噪聲翼型設計213
10.4風力機氣動噪聲預測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
第十一章風電場氣動噪聲傳播計算234
11.1引言234
11.2基礎算例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——考慮風速237
11.2.4繞單個山丘聲傳播238
11.2.5簡化的復雜地形聲傳播238
11.3風力機的聲傳播240
11.3.1單臺和多臺串列風力機的聲傳播240
11.3.2大氣穩定性、尾流以及風切的綜合效應247
11.4平坦地形風電場噪聲預測251
11.4.1算例1：風電場環境噪聲評估251
11.4.2算例2：風電場低噪聲優化布局254
11.5復雜地形風電場噪聲傳播263
11.5.1算例1：山地風電場噪聲云圖仿真263
11.5.2算例2：山地風電場噪聲云圖仿真271
參考文獻285
附錄A各國風電噪聲限值標準297
附錄B高階差分系數298
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