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推进技术2025年第10期:多源不确定性对涡轮部件气动与换热性能影响的研究进展

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作者:邹正平;陈永超;姚李超;王小京;罗佳奇;李维;曾军;

单位:北京航空航天大学航空发动机研究院;北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室;长安大学能源与电气工程学院;浙江大学航空航天学院;中国航发湖南动力机械研究所;中国航发四川燃气涡轮研究院;

摘要:几何与气动热力参数等客观偏差引起涡轮部件实际性能的随机波动,此影响在超高负荷等极端情况下显著增强,导致实际性能剧烈分散甚至出现“黑天鹅”事件;设计研究人员的主观认知不足也会干扰涡轮的设计和分析结果。因此,降低多源不确定性影响对提升全寿命周期涡轮部件的实际性能具有重要意义。本文详细介绍了不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性对涡轮性能影响等方面的研究进展,探讨了如何在涡轮设计、制造和实际运行中抑制不确定性影响并提出了涡轮不确定性研究面临的挑战。已有研究表明:当前已针对不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性引起涡轮性能的随机波动等方面开展了广泛深入的研究,其中,识别不确定性来源并明确其分布特征、发展量化分析方法是量化不确定性对涡轮性能影响的基础;这些研究为发展计及不确定性影响的涡轮设计方法、制造工艺和运行-维护策略提供关键支撑。整体来看,在研究基础方面,仍须进一步补充全面充分的实测数据和涡轮复杂流动背后的物理知识,并不断发展稀疏高精度的量化分析方法,进而精确量化超高负荷等极端情况下不确定性对涡轮性能的显著影响,深入探究不确定性影响与流动状态非线性变化的耦合作用机制。在此基础上,全面发展计及不确定性影响的鲁棒性设计方法、制造工艺和运行-维护策略,以有效提升涡轮部件全寿命周期内的实际性能。

关键词:涡轮;;多源不确定性;;分布特征;;不确定性量化分析;;非线性影响;;鲁棒性设计;;综述

基金资助:国家科技重大专项(J2019-II-0012-0032)~~