整机环境下离心压气机叶轮流固耦合不确定性量化分析

摘要

针对流固耦合不确定性量化计算中精度和成本难以有效平衡的问题，从某涡轮增压器离心压气机双向流固耦合计算出发，提出了考虑叶片热态变形和蜗壳非对称影响的离心压气机内流场计算简化模型，并结合集成代理模型和蒙特卡罗方法，开展了整机环境下离心压气机叶轮流固耦合的不确定性量化分析。数值结果表明：在保证计算精度的前提下，相较于整机流固耦合模型，提出的简化模型将计算时间缩短了83%～98%;材料属性不确定性对叶轮效率的影响大于转速不确定性，密度、泊松比和弹性模量3种不确定性因素对叶轮效率的影响程度相当，转速对叶片热态变形不确定性的影响程度在转速不确定性中最为显著；叶片热态变形不确定性对叶轮效率的影响主要体现在效率均值的变化，而与热态变形无关的转速自身、叶轮出口非对称流场等不确定性因素对叶轮效率的影响主要体现在分散度的变化。研究工作突显了流固耦合分析在离心压气机不确定性量化分析中的必要性，为今后开展鲁棒优化设计提供了理论基础。

关键词

离心压气机 / 叶轮 / 流固耦合 / 不确定性量化 / 效率

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52376030,52206051)