| 基于直接模拟蒙特卡洛方法的真空羽流不确定量化研究 |
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| 引用本文： | 陈浩,林震,刘成诚,张斌,刘洪.基于直接模拟蒙特卡洛方法的真空羽流不确定量化研究[J].推进技术,2020,41(1):73-84. |
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| 作者姓名： | 陈浩 林震 刘成诚 张斌 刘洪 |
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| 作者单位： | 1.上海交通大学 航空航天学院，上海 200240;2.北京控制工程研究所，北京;100190 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（NSFC-91741113；SFC-91841303）。 |
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| 摘 要： | 真实流动环境下的真空羽流必然存在着各种不确定性,那么确定性输入条件的数值模拟必然会存在偏差,因此需进一步研究不确定性对羽流流动特征的影响规律。本文采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,对不确定性输入的羽流流场进行模拟;采用稀疏的概率配置点方法对来流、壁面及模型参数等输入不确定量进行描述,对不确定性的传播和输出目标的平均值、方差及不确定度进行计算。研究表明,流场不确定性沿流线传播至流速最大处之后迅速增强,并在声速线前出现骤减的现象;传播至声速线之后,挡板壁面输入不确定性的影响凸显。其中最为显著的是,压力不确定度在挡板驻点位置达到全场最大值,约为输入不确定量(3.54%)的2.1倍。此外,温度跳跃不确定度受到壁面温度不确定性输入的限制而近似保持为一个恒定值,约为输入不确定度的0.8倍。进而,壁面热流不确定度(5.54%)比壁面正应力不确定度(6.25%)略小,切应力不确定度最小(5.07%)。Sobol’全局敏度分析表明,喉道速度和喉道压力的输入不确定性对气动力/热不确定度的贡献是最大的,且远远超过了壁面温度和模拟分子直径不确定性输入的贡献。
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| 关 键 词： | 不确定量化 直接模拟蒙特卡洛法 真空羽流 配置点方法 气动特性 |
| 收稿时间： | 2019/1/31 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/5/26 0:00:00 |
Uncertainty Quantification of Vacuum Plume Simulations Using Direct Simulation Monte Carlo Method |
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| CHEN Hao,LIN Zhen,LIU Cheng-cheng,ZHANG Bin,LIU Hong.Uncertainty Quantification of Vacuum Plume Simulations Using Direct Simulation Monte Carlo Method[J].Journal of Propulsion Technology,2020,41(1):73-84. |
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| Authors: | CHEN Hao LIN Zhen LIU Cheng-cheng ZHANG Bin LIU Hong |
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| Institution: | 1.College of Aeronautics and Astronautics,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China;2.Beijing Institute of Control Engineering,Beijing 100190,China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Uncertainty quantification DSMC Vacuum plume Probabilistic collocation method Aerodynamic properties |
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