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| 編輯推薦： |
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本书的特点包括如下三个方面：(1) 据作者所知，本书是国内外第一本系统的专注于介绍流动声学领域理论价值*重要、工程应用*广泛的方法论——声比拟理论的图书，包括声比拟理论的基本思想、数学物理模型以及发展演化。尽管流动声学中还有其他的研究方法和理论，但是，只有声比拟理论被公认为是流/气动声学交叉学科建立的标志，而且目前在工程应用中*广泛。(2) 本书1-4章为本领域的经典内容，作者介绍这些经典内容的同时讲述其工程应用，能够为初入本领域的学生提供一个坚实简洁的基础知识体系和分析解决问题的思想方法；本书的5-8章为本书作者在此领域开展的进一步理论研究及其工程应用，能够为从事该领域的学生和研究技术人员提供一个有理论研究和工程应用价值的参考资料；本书第9章对声比拟理论当前的研究进行了总结回顾并结合国家需求和人工智能背景对未来的发展进行了展望，能够为进一步更深入探索提供一定的建议。(3) 本书同时注重理论知识体系和工程应用需求。基于书中所介绍的基础理论知识体系，可以既适用于航空航天领域气动声学，船舶海洋领域水动力声学，也适用于车辆工程、能源动力等领域流动声学等方面的研究，从而能够拓宽学生的视野和服务
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| 內容簡介： |
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本书围绕声比拟理论的三大核心问题：声源、声学变量和波动算子逐步展开。其中声源与流体运动的边界条件和初始条件密切相关，因此，第2-5章详细介绍了不同边界条件下的声比拟理论，并重点分析边界条件对声源的影响；经典的声比拟理论是以密度或压力等标量作为声学变量，本书第6章介绍了基于速度矢量的声比拟理论；经典的声比拟理论在实际应用中描述声源辐射的声波在静态、无粘介质中传播，本书第7章和第8章分别介绍了考虑介质运动和粘性效应对声传播影响的声比拟理论。*后，本书第9章在回望总结声比拟理论研究历史进程的基础上，从面向我国重大需求和立足人工智能时代两个方面对声比拟理论的未来研究进行了分析和展望。
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| 關於作者： |
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以第一/通讯作者发表SCI论文50多篇，合著出版普通高等教育“十三五”规划教材《离心式压缩机》(机械工业出版社)一本，获中国产学研合作创新成果一等奖一项(第二完成人)。
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| 目錄：
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目录1绪论(1)1.1流动声学概述(1)1.2声比拟理论研究的基本思想(2)1.3声比拟理论研究的核心问题(5)1.3.1等效声源(5)1.3.2声学变量(6)1.3.3波动算子(7)1.4本书主要内容(7)2无约束运动流体的声比拟理论(9)2.1引言(9)2.2Lighthill波动方程的推导(9)2.3针对Lighthill波动方程的分析与讨论(10)2.3.1Lighthill波动方程的物理意义(10)2.3.2Lighthill波动方程在实际应用中的近似处理和局限性(11)2.3.3Lighthill波动方程左端声学变量的选择(12)2.3.4Lighthill波动方程右端等效声源的辐射特性(13)2.4涡声方程的推导与分析(15)2.5应用分析(17)2.5.1冷喷流噪声分析：等效声源(17)2.5.2无边界约束的直接燃烧噪声：等效声源和声学变量(21)2.6本章小结(23)3不可渗透刚性边界约束的声比拟理论(24)3.1引言(24)3.2FWH方程的推导(25)3.2.1基于Green公式的推导方法(25)3.2.2基于广义函数的推导方法(27)3.3针对FWH方程的分析与讨论(29)3.3.1FWH方程的物理意义(29)3.3.2FWH方程在实际应用中的近似处理和局限性(31)3.4FWH方程的积分解(32)3.4.1时域积分公式的推导及分析讨论(32)3.4.2频域积分公式的推导及分析讨论(36)3.5考虑不可渗透刚性边界约束的涡声方程推导及其分析(38)3.6应用分析(38)3.6.1基于广义函数方法推导广义Green公式(38)3.6.2圆柱绕流的涡脱落噪声(39)3.6.3低Ma数流动中的翼型噪声(41)3.6.4旋转叶片的厚度噪声(43)3.7本章小结(46)4可渗透边界的声比拟理论(47)4.1引言(47)4.2可渗透边界的声比拟理论推导与分析(48)4.2.1广义Kirchhoff积分公式的推导(48)4.2.2可渗透边界FWH方程的推导(50)4.2.3可渗透边界FWH方程的讨论分析(51)4.3可渗透边界FWH方程的伪声源问题(52)4.3.1伪声源问题的国内外研究现状(52)4.3.2可渗透边界FWH方程的伪声源分析(53)4.3.3数值测试(58)4.3.4讨论(63)4.4本章小结(64)5不可渗透弹性边界约束的声比拟理论(66)5.1引言(66)5.2预测多相/多组分流动噪声的CFW和Howe方程(67)5.2.1CFW方程的推导与分析(67)5.2.2Howe方程推导与分析(69)5.3不可渗透弹性边界约束波动方程的推导与分析(69)5.3.1波动方程的推导(69)5.3.2不同波动方程的对比分析与讨论(72)5.4气、液、固三相介质作用的声比拟理论(73)5.5水中气泡脉动产生的声波(75)5.5.1基本定义和假设(75)5.5.2单个气泡产生的声波(76)5.5.3气泡团产生的声波(76)5.6本章小结(77)6基于声学矢量的声比拟理论(78)6.1引言(78)6.2声压梯度的积分公式(79)6.3矢量波动方程(80)6.4声振速积分公式(81)6.5应用分析(85)6.5.1旋转声源辐射声能量的模式分析(86)6.5.2边界散射噪声的分析(98)6.6本章小结(102)7基于对流波动算子的声比拟理论(104)7.1引言(104)7.2运动流体中的扰动类型和分解(104)7.2.1运动流体中的扰动类型与特征(104)7.2.2矢量场有旋和无旋分量的分解(105)7.3均匀背景中的标量和矢量波动方程(106)7.3.1对流波动算子的标量波动方程(106)7.3.2对流波动算子的矢量波动方程(106)7.4均匀背景流对应的积分解(108)7.4.1对流Green函数(108)7.4.2声学标量和矢量的时域和频域积分解(109)7.4.3声压积分公式的数值验证(111)7.4.4声振速积分公式的数值验证(115)7.5均匀背景流中声源辐射声强和声功率的分析(119)7.5.1均匀背景流中声能量的理论分析(120)7.5.2均匀背景流中有功声强场分布特征的数值分析(121)7.5.3均匀背景流中声源辐射声功率的分析(122)7.5.4飞行和风洞工况下输出声功率的对比分析(126)7.6本章小结(128)8基于黏性波动算子的声比拟理论(129)8.1引言(129)8.2黏性流体中的扰动分解(131)8.2.1流体速度和黏性应力的分解(131)8.2.2黏性流中的波传播(132)8.3黏性流体的标量与矢量波动方程(133)8.3.1广义NavierStokes方程和FWH方程(133)8.3.2黏性标量波动方程(133)8.3.3黏性矢量波动方程(135)8.3.4黏性波动方程的Green函数(137)8.3.5黏性流体中声波与涡波的波数(138)8.4声和涡扰动积分公式(138)8.4.1声压与声振速公式(139)8.4.2涡扰动速度公式(139)8.4.3声波积分公式的数值验证(140)8.4.4涡波积分公式的数值验证(141)8.5声能耗散分析(144)8.5.1声能平衡方程(144)8.5.2流体黏性对声能耗散的影响(145)8.6本章小结(149)9总结与展望(150)9.1声比拟理论研究历史进程的回望与总结(150)9.2面向国家重大需求的声比拟研究分析(151)9.3立足人工智能时代的声比拟研究展望(154)参考文献(157)
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| 內容試閱：
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前言流体运动伴随的声学现象广泛存在于自然界和人类的日常生活中，例如风声、流水声和笛子声，这些声音往往悦耳动听，让人身心放松。但是，随着气体动力技术的出现与发展，气体高速运动伴随的声学现象开始以噪声的形式负面地影响着人类的生产和生活。因此，科学家和工程师甚至广大居民逐渐开始关注流动噪声的研究和控制。基于现阶段的国家战略需求和经济发展需要，促进我国流动声学的研究具有重要的价值和意义。降低流动噪声不仅对提升国防装备的隐声性能和改善生产生活环境具有重要的意义，也是保障众多装备安全、可靠运行需要解决的关键技术难题。特别地，2024年《政府工作报告》明确指出积极打造“低空经济”和“商业航天”等新增长引擎，可以预见广泛使用的低空飞行器和高频发射的商业火箭*需要重点关注和解决流动诱发噪声对周围环境和安全飞行带来的负面影响。声比拟理论是流动声学领域中目前理论价值*重要、工程应用*广泛的理论。因此，在流动声学研究的第三个黄金时代来临之际，编者根据自己的研究经历和知识体系对声比拟理论过往研究的一些工作进行总结，汇编成此书。其目的主要包括以下几个方面：一是介绍声比拟理论的发展历程和典型应用，包括编者在其中开展的一些工作，期望能够给感兴趣的读者提供一些有益的参考；二是祖国的日益强大为我国流动声学的基础理论和工程应用研究提供了极好的机遇，编者期望为实现我国流动声学研究从并跑到领跑的历史进程作出一些力所能及的贡献；三是总结已有的工作，并反思其中存在的不足，为促进一些工程问题的解决提供新的可能的思路。本书围绕声比拟理论的三大核心问题：声源、声学变量和波动算子逐步展开。其中声源与流体运动的边界条件和初始条件密切相关。第2~5章详细介绍了不同边界条件下的声比拟理论，并重点分析边界条件对声源的影响。经典的声比拟理论以密度或压力等标量作为声学变量，第6章介绍了基于速度矢量的声比拟理论。经典的声比拟理论在实际应用中描述声源辐射的声波在静态、无黏介质中传播。第7章和第8章分别介绍了考虑介质运动和黏性效应对声传播影响的声比拟理论。第9章在回望与总结声比拟理论研究历史进程的基础上，从面向我国重大需求和立足人工智能时代两个方面对声比拟理论的未来研究进行了分析和展望。本书两位编者*曾经在西安交通大学求学和工作多年。在此期间，深受母校优良校风的熏陶而终身受益，在此，向母校众多给予编者教诲和帮助的老师、同学和同事们致以衷心的感谢。本书编者特别需要向导师祁大同教授和师娘郭喜凤老师予以崇高的敬意和诚挚的感谢，春风化雨、润物无声，师恩难忘、铭记于心！本书两位编者*曾经在英国南安普顿大学学习和工作过三年，在此期间与胡志伟老师的相关合作也直接促成了本书初稿的规划和形成，在此向胡志伟老师表示衷心的感谢。本书两位编者现在分别任职于华中科技大学和武汉理工大学，在本书的编写过程中得到了各自单位领导、同事和学生的关心和支持，在此也一并向他们表示感谢。本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目（Nos. 52076086， 51806164， 51476123， 51206127， 50976084， 51511130075)以及英国皇家学会国际合作交流项目(No. IE141516)的资助。国家自然科学基金的长期资助保障了编者能够围绕声比拟理论开展持续、深入的系统性研究，最终促成了本书的构思、编写和出版。本书的出版还得到华中科技大学国家卓越工程师学院卓越工程师校企示范课程及工程案例库项目的资助以及武汉理工大学研究生教材专著资助建设项目的资助。在此，对国家自然科学基金和两所学校的资助表示衷心的感谢！编者团队的研究生在课题研究和本书编写过程中提供了协助；此外，编者从事的研究工作还得到了行业一些研究所、公司的领导和技术人员的支持和帮助，在此向他们一并表示诚挚的感谢。本书适用于各大院校和科研机构的高年级本科生、研究生和科学技术研究人员，可以作为力学、航空宇航科学与技术、船舶与海洋工程、动力工程及工程热物理、车辆工程和机械工程等相关专业学生的教材或参考书。对于流动声学领域的初学者，本书可以作为入门的学习用书；对于流动声学领域的研究者，本书可以作为参考书。在本书的写作过程中，编者参考了国内外的相关文献，但是囿于学识视野和学术水平，在选材和撰写中难免有疏漏、不当甚至错误之处，诚请读者批评、指正。
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