燃气轮机涡轮排气扩压器气动性能的不确定性量化和敏感性分析

摘要

燃气轮机涡轮排气扩压器的几何参数偏差与运行工况波动会导致气动性能呈现显著不确定性，从而影响机组性能，结合拉丁超立方采样、非嵌入式多项式混沌展开和Sobol’ indices敏感性分析方法建立了扩压器气动性能不确定性量化与敏感性分析系统，研究并量化了扩张角、进口旋流角与进口速度对静压恢复系数、总压损失系数及动压转换系数的影响。仿真结果表明：考虑进口速度、进口旋流角和扩张角的不确定性时，气动性能参数的统计分布均呈现正态分布。支撑板附近区域对参数扰动最敏感，以设计值为基准，静压恢复系数不确定性最大相对偏差达50.1%。静压恢复系数均值较设计值增加2.654%,偏离设计值10%的概率为11.04%;总压损失系数均值仅增加0.111%,但偏离概率高达25.22%;动压转换系数均值增加2.023%,偏离概率为0.63%。敏感性分析结果表明：进口旋流角是静压恢复系数和总压损失系数不确定性的主导变量，其贡献为72.84%和98.34%;扩张角是动压转换系数不确定性的主导变量，方差占比为65.43%;与主效应相比，进口速度与二阶交互效应影响可忽略。

关键词

燃气轮机 / 排气扩压器 / 气动性能 / 不确定性量化 / 敏感性分析

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52376029）; 国家科技重大专项资助项目（2017-V-0008-0058）