基于Sobol法的固体火箭发动机喷管参数的灵敏度分析

为了准确量化材料参数与结构参数的不确定性对固体火箭发动机喷管热破坏的影响，基于Sobol法发展了一种喷管参数的灵敏度分析方法。该方法首先通过完全耦合热力分析得到喷管的应力分布及喉衬与扩张段上的应力极值；然后分别在喉衬与扩张段的不确定性参数中选取对应力极值影响较大的材料参数和结构参数进行随机取样，并将得到的样本作为输入变量代入喷管热力分析中，获取应力极值处的等效应力和环向应力两组输出响应；最后基于Sobol法对输入样本和输出响应进行分析，得到各参数的灵敏度值。分析结果验证了该方法的有效性，并表明对于喉衬，等效应力极值和环向应力极值的敏感参数均为材料线膨胀系数；对于扩张段，除了材料线膨胀系数外，等效应力极值和环向应力极值对结构夹角的变化同样较为敏感，材料线膨胀系数的变化对环向应力极值的影响最为显著，而结构夹角的变化对等效应力极值的影响更显著。