进出口边界压力扰动对多级轴流压气机的气动不确定性影响研究

作     者：李灿灿 肖左利 罗佳奇 

作者机构：北京大学工学院 浙江大学航空航天学院 中国航发商用航空发动机有限责任公司 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：浙江省自然科学基金(LXR21E06 0001) 国家科技重大专项(J2019-II-00120032) 国家自然科学基金(51976183) 

主　　题：不确定性 多级轴流压气机 流动扰动 欧拉通流方法 概率统计 

摘      要：量化边界流动扰动的不确定性影响是压气机鲁棒性气动设计的主要研究内容之一。基于计算流体力学的多级压气机气动不确定性量化（UncertaintyQuantification,UQ）非常耗时，高效的气动预测方法有助于提高UQ的计算效率。本文采用时间推进欧拉通流方法（EulerThroughflowMethod,Euler-TFM）和直接蒙特卡洛模拟（MonteCarlo Simulation,MCS）研究了进出口边界压力扰动对某型4.5级轴流压气机的气动不确定性影响。首先，实现了基于EulerTFM的压气机气动性能预测，并通过与三维数值计算结果的对比验证了Euler-TFM的精度。随后采用MCS量化了不同工况下进口总压、出口背压、两者耦合的不确定性变化对压气机绝热效率、流量和压比的影响大小。基于Sobol灵敏度分析的结果表明：在近失速工况下，进口总压和出口背压扰动对性能变化的影响存在强烈的耦合作用。最后对流场进行统计分析，揭示了边界流动扰动对该压气机流场和性能变化的影响规律，并评估了气动设计的鲁棒性。