高温叶片换热性能不确定性量化

工程热物理学报 , 2015, 36(8): 1666-1671.

高温叶片换热性能不确定性量化

宋英杰 ^1, , 聂俊 ^2, , 郭振东 ^3, , 宋立明 ^4, , 李军 ^5, , 丰镇平 ^6,

1.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

2.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

3.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

4.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

5.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

6.西安交通大学叶轮机械研究所,西安,710049

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.51106123)

关键词：不确定性量化 , 共轭换热分析 , 蒙特卡罗模拟 , 拉丁超立方采样 , Kriging响应面

Uncertainty Quantification of Heat Transfer Performance of High Temperature Blade

Keywords： uncertainty quantification , conjugate heat transfer , monte Carlo simulation , latin hypercube sampling , Kriging response surface

结合共轭换热分析方法和基于拉丁超立方采样与Kriging近似模型的蒙特卡罗方法,提出了高温叶片换热性能不确定性量化方法.在量化主流进口总压、总温、湍流强度以及冷气进口总压四个运行参数的不确定性的基础上,对高温叶片Mark-Ⅱ进行了换热性能不确定性量化.分析了不确定性工况参数对叶片最高温度和最大温度梯度两个关键随机输出参数的影响,并通过设定最高温度和最大温度梯度的临界值,进行了可靠性分析.计算结果表明,不确定性参数可导致叶片最高温度增加42.3 K,最大温度梯度增加2.20 K·mm-1;最高温度下和最大温度梯度下的可靠度分别为94.2％和97.0％;主流进口总温不确定性对叶片换热性能和寿命影响最大.

参考文献

[1]	Ronald S. Bunker .The Effects of Manufacturing Tolerances on Gas Turbine Cooling[J].Journal of turbomachinery,2009(4):041018-1-041018-11.
[2]	Cristian Dinescu;Sergey Smirnov;Charles Hirsch;Chris Lacor .Assessment of intrusive and non-intrusive non-deterministic CFD methodologies based on polynomial chaos expansions[J].International Journal of Engineering Systems Modelling and Simulation,2010(1/2):87-98.
[3]	F. Montomoli;A. D'Ammaro;S. Uchida .Uncertainty Quantification and Conjugate Heat Transfer: A Stochastic Analysis[J].Journal of turbomachinery,2013(3):031014-1-031014-11.
[4]	Luersen MA;Le Riche R;Guyon F .A constrained, globalized, and bounded Nelder-Mead method for engineering optimization[J].Structural and multidisciplinary optimization,2004(1/2):43-54.

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