气动噪声是飞行器噪声的主要来源之一,关系到飞机的安全性和乘坐的舒适性,甚至会直接影响飞行器的适航取证。随着航空气动声学问题越来越受到人们的重视,计算气动声学（CAA）逐渐成为研究的热点。由于声传播问题的特点,计算气动声学面临着一系列的问题和挑战,对数值模拟方法的计算精度、色散性和耗散性、边界条件和计算网格等有着较为苛刻的要求。鉴于格子Boltzmann方法（LBM）具有较低的数值色散和耗散、易于并行、复杂边界条件相对易于施加的优点,本文开展了基于LBM的直接气动声学计算方法研究,针对典型的声学传播问题、多极子声源传播问题及复杂外形的气动噪声的产生和传播问题进行了数值模拟,扩展了 LBM方法在气动声学计算中的应用研究。具体包括以下几方面的研究内容:1、开展了基于单松弛（LBGK）和多松弛（MRT）模型的气动声学数值模拟研究,结合传统的扰动密度声源施加方法和声学多极子源（AMS）施加方法对声传播进行数值模拟研究,结果表明LBGK和带“四次参数”的MRT模型即MRT2在计算二维/三维高斯脉冲的声传播及周期性声源传播的结果基本一致,与解析解吻合很好,而原始的MRT模型由于体积粘度的存在,与解析解吻合较差。结合AMS的传统LBM方法模拟无粘条件下的多极子声源传播中,MRT2模型相比于其他模型的稳定性更好,计算结果与解析解吻合很好,云图和指向性图很好地呈现出多极子声源传播的声学特性。2、针对标准LBM需要通过分布函数演化进行计算的问题,开展了简化的格子Boltzmann方法（SLBM）在气动声学方向的首次应用研究,并提出了一种结合AMS多极子声源的SLBM方法,研究结果表明SLBM方法能很好地模拟平面声波、二维高斯脉冲的声传播及周期性声源的经典声传播问题,计算结果与解析解吻合很好。结合AMS声源的SLBM方法可以对无粘状态下的单极子、偶极子及四极子声源传播问题进行模拟,并且传播过程不会出现大规模的振荡现象,表明了该方法具有较高的稳定性。精度分析时,SLBM的计算误差能满足二阶的计算精度。3、针对标准LBM方法无法模拟复杂物体外形的气动声学问题,采用通用的插值补充格子Boltzmann方法（GILBM）对复杂外形的声学问题进行直接声学计算,通过对圆柱绕流、圆柱-分离板构型和NACA0012翼型绕流噪声进行数值模拟,研究结果表明GILBM方法能很好地应用于复杂外形非均匀贴体网格的气动声学计算,对降噪研究提供一定的理论计算基础;圆柱上下表面交替产生的涡脱落到尾流产生噪声,噪声指向性呈现出偶极子分布,对于不同来流马赫数下的圆柱绕流噪声,扰动声压符合Δp～Ma5/2r-1/2线性理论,并且表现出多普勒效应;在圆柱尾缘施加分离板会对流场特性产生影响,能抑制圆柱涡脱落和强度,从而起到一定的降噪效果,当分离板长度为l/d=1时,降噪效果最为明显;NACA0012翼型绕流噪声指向性呈现出升力-偶极子的形式,随着攻角的增大噪声强度越大,在一定攻角时声波包含高阶谐波。