基于增广Burgers方程的超声速客机远场声爆预测研究

崔青，白俊强，宋源，余培汛

（1.航空工业空气动力研究院气动研究与试验一部，沈阳110000）

（2.西北工业大学 航空学院，西安710072）

0 引言

超声速客机能够有效地缩短长距离飞行所花费的时间，提高出行效率，其优点在越洋出行中更加明显。因此各大国和国际机构对于超声速客机的研究一直没有中断，而如何降低超声速客机的声爆水平和超声速客机的航线规划也一直是限制超声速客机投入大规模应用的瓶颈［1］。如何精确预测声爆强度是其中的关键技术，全场直接计算法因其过于耗费计算资源，目前没有工程实用价值［2］。近场CFD计算与远场声学传播计算相结合的方法是目前国际上常采用的高精度声爆预测方法。其中远场声学传播计算的方法主要分为波形参数法［3］和Burgers方程法［4］。

波形参数法所求得的远场过压波形中，激波是间断的，且不包含激波上升时间，进行声强级计算前需依据实验数据进行人工激波增厚；波形参数法并没有考虑大气湿度的影响，模型具有理论缺陷［5］。但Burgers方程在求解过程中考虑了大气湿度带来的影响以及还有其他效应，求解远场过压的同时能求解激波上升时间。

国外对Burgers方程的研究较早，由于Burgers方程模型比较简单，只能预测有限振幅平面波在热黏性耗散介质中的传播。这种简单模型只能模拟传播过程中的非线性效应和热黏性吸收效应，被称作经典Burgers方程［6］，之后有研究者提出了广义Burgers方程［7］。和经典Burgers方程相比，广义Burgers方程加入了传播过程中几何扩散效应和大气分层效应的模拟。……