关键词:
湍流模型
进气道
迟滞环
不确定度量化
敏感性分析
摘要:
进气道作为吸气式高马赫数飞行器的关键部件之一,对于整个推进系统的性能非常重要。在工程应用中对进气道流动进行数值模拟时,RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方法仍然起着不可替代的作用。然而,该方法中常用的湍流模型,由于其参数存在较大的不确定性,会影响数值结果的可信度。因此,对常用的SST(Shear Stress Transport)湍流模型参数开展不确定度量化分析,定量评估模型参数不确定性对进气道流动数值模拟的影响。首先,采用SST湍流模型预测进气道起动性能的迟滞环,再分别针对进气道的起动状态和不起动状态,通过非嵌入式混沌多项式(NIPC)方法量化由参数不确定性导致的所关注物理量的不确定度,并通过敏感性分析甄别出导致该不确定度的关键参数。研究结果表明:模型参数的不确定性会导致进气道起动状态下波系结构的预测以及不起动状态下分离区的预测产生较大的不确定性,并进一步导致进气道性能参数产生10%左右的不可忽略的不确定度。通过参数敏感性分析可知,在进气道起动状态,对所关注物理量不确定度贡献较大的关键模型参数为ω方程扩散项系数σ_(ω1),在不起动状态下,关键模型参数除了σ_(ω1),还有涡黏性系数表达式中的系数a_(1)。