Análisis de incertidumbre de parámetros en el modelo de turbulencia SST para la interacción de onda de choque-capa límite
Autores: Zhang, Kailing; Li, Jinping; Zeng, Fanzhi; Wang, Qiang; Yan, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de incertidumbre de parámetros en el modelo de turbulencia SST para la interacción de onda de choque-capa límite
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Interacciones entre ondas de choque y capas límite
Vehículos hipersónicos
Navier-Stokes promediados por Reynolds
Modelos de turbulencia
Análisis de incertidumbre
Transporte de tensión cortante
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Las interacciones entre la onda de choque y la capa límite (SWBLIs) tienen una influencia tremenda en el rendimiento de los vehículos hipersónicos. Para la simulación numérica de tales flujos de ingeniería, el Navier-Stokes promedio de Reynolds (RANS) sigue ocupando un papel insustituible. Sin embargo, los parámetros de los modelos de turbulencia en RANS tienen incertidumbres sustanciales, lo que impacta la fiabilidad de los resultados de la simulación. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio es realizar un análisis de incertidumbre sobre los parámetros en el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante (SST) para la simulación de SWBLIs. En el trabajo actual, se realizó primero la cuantificación de la incertidumbre. Se construyó un modelo sustituto mediante el método de caos polinómico no intrusivo (NIPC) para propagar incertidumbres desde los parámetros del modelo hasta las cantidades de interés (QoIs) y cuantificarlas. En el análisis de sensibilidad subsiguiente, se identificaron los parámetros clave para dicho flujo calculando el índice de Sobol de cada parámetro para varias QoIs. Los resultados indican que las incertidumbres de los parámetros del modelo llevaron a incertidumbres no despreciables en esas QoIs, particularmente en la fricción de la piel y el flujo de calor en la pared. Los parámetros , , fueron identificados como contribuyentes principales a través del análisis de sensibilidad. Además, se analizaron los efectos específicos de los tres parámetros en la predicción del flujo al cambiar los valores de los parámetros por separado.
Descripción
Las interacciones entre la onda de choque y la capa límite (SWBLIs) tienen una influencia tremenda en el rendimiento de los vehículos hipersónicos. Para la simulación numérica de tales flujos de ingeniería, el Navier-Stokes promedio de Reynolds (RANS) sigue ocupando un papel insustituible. Sin embargo, los parámetros de los modelos de turbulencia en RANS tienen incertidumbres sustanciales, lo que impacta la fiabilidad de los resultados de la simulación. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio es realizar un análisis de incertidumbre sobre los parámetros en el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante (SST) para la simulación de SWBLIs. En el trabajo actual, se realizó primero la cuantificación de la incertidumbre. Se construyó un modelo sustituto mediante el método de caos polinómico no intrusivo (NIPC) para propagar incertidumbres desde los parámetros del modelo hasta las cantidades de interés (QoIs) y cuantificarlas. En el análisis de sensibilidad subsiguiente, se identificaron los parámetros clave para dicho flujo calculando el índice de Sobol de cada parámetro para varias QoIs. Los resultados indican que las incertidumbres de los parámetros del modelo llevaron a incertidumbres no despreciables en esas QoIs, particularmente en la fricción de la piel y el flujo de calor en la pared. Los parámetros , , fueron identificados como contribuyentes principales a través del análisis de sensibilidad. Además, se analizaron los efectos específicos de los tres parámetros en la predicción del flujo al cambiar los valores de los parámetros por separado.