基于非嵌入多项式混沌的爆轰不确定度量化 被引量：3

1

作者 梁霄 王瑞利 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期672-677,共6页

固体炸药爆轰是极为复杂的极端物理和化学过程,发生在极小的时间尺度和极小的空间尺度内,产生极高的爆压和极快的爆速,给理论研究和实验带来巨大的挑战,数值模拟成为极为重要的研究手段。验证、确认和不确定度量化综合了实验和数值模拟... 固体炸药爆轰是极为复杂的极端物理和化学过程,发生在极小的时间尺度和极小的空间尺度内,产生极高的爆压和极快的爆速,给理论研究和实验带来巨大的挑战,数值模拟成为极为重要的研究手段。验证、确认和不确定度量化综合了实验和数值模拟的优点。针对圆筒试验问题,使用基于全张量积的多元非嵌入多项式混沌方法,给出了初始密度和JWL参数不确定时、圆筒位置和速度的期望、方差以及置信区间。结果发现试验数据均落在置信区间内。最后,使用信息熵方法给出实验不确定度量化,从而确认了模型的有效性。 展开更多

关键词 爆轰波 非嵌入多项式混沌 圆筒试验 张量积 不确定度量化

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非嵌入多项式混沌法在P-S-N曲线拟合中的应用 被引量：3

2

作者 刘潇然 孙秦 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1252-1257,共6页

基于非嵌入多项式混沌展开法,提出一种中等寿命P-S-N曲线的拟合方法。将二参数Basquin S-N模型参数C视为随机变量,在小子样疲劳试验寿命样本基础上获取其小样本数据,由此建立多项式混沌展开式并计算参数C的统计量;通过展开式扩充参数C... 基于非嵌入多项式混沌展开法,提出一种中等寿命P-S-N曲线的拟合方法。将二参数Basquin S-N模型参数C视为随机变量,在小子样疲劳试验寿命样本基础上获取其小样本数据,由此建立多项式混沌展开式并计算参数C的统计量;通过展开式扩充参数C的样本量并检验概率分布类型,进而对参数C进行随机抽样,计算大子样样本疲劳寿命,统计获得不同可靠度下的疲劳寿命,拟合得到相应的P-S-N曲线。本文完成了铝合金2024-T3疲劳试验,并在不同样本量下利用本文方法获得了不同可靠度下的P-S-N曲线,与传统方法拟合结果误差均在5%以内,验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 非嵌入多项式混沌 P-S-N曲线 小子样 概率特性 铝合金2024-T3

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非嵌入式多项式混沌法在爆轰产物JWL参数评估中的应用 被引量：15

3

作者 王瑞利 刘全 温万治 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期9-15,共7页

介绍了非嵌入多项式混沌法的数学模型,给出了非嵌入式多项式混沌法进行不确定度量化的主要步骤。采用此方法研究了平面、散心爆轰问题数值模拟中,JWL模型参数R1、R2服从均匀分布的随机变量时所引起的爆轰过程计算结果的不确度性,着重分... 介绍了非嵌入多项式混沌法的数学模型,给出了非嵌入式多项式混沌法进行不确定度量化的主要步骤。采用此方法研究了平面、散心爆轰问题数值模拟中,JWL模型参数R1、R2服从均匀分布的随机变量时所引起的爆轰过程计算结果的不确度性,着重分析了爆轰传播过程中压力与密度的统计特性。研究结果表明,非嵌入式多项式混沌法可以为模型输入参数不确定性的传播对输出结果响应量的影响建立一种有效不确定度评估方法,为使用JWL模型时选取参数提供参考。 展开更多

关键词 爆炸力学 JWL状态方程 参数选取 非嵌入式多项式混沌法 不确定度量化

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参数随机Lamb波频散特性的非嵌入式多项式混沌方法 被引量：1

4

作者 于保华 胡小平 杨世锡 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期712-717,共6页

Lamb波频散特性理论分析是板状结构开展导波无损检测的基础,传统的参数确定Lamb波频散特性分析方法往往忽略名义参数与实际参数之间存在的误差,而这种忽略已逐渐不能适应Lamb波高精度高效率无损检测的需求.提出一种融合谱配置方法的非... Lamb波频散特性理论分析是板状结构开展导波无损检测的基础,传统的参数确定Lamb波频散特性分析方法往往忽略名义参数与实际参数之间存在的误差,而这种忽略已逐渐不能适应Lamb波高精度高效率无损检测的需求.提出一种融合谱配置方法的非嵌入式多项式混沌分析方法,利用Galerkin映射将频散特性进行正交多项式混沌展开,得到参数随机Lamb波频散的统计特性,并与蒙特卡洛随机模拟方法进行对比,两种方法获取结果一致,而此方法具有明显的分析效率优势&研究有助于完善板状结构Lamb波传播与无损检测分析理论. 展开更多

关键词 健康监测#无损检测# Lamb波#谱配置方法#非嵌入式多项式混沌

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基于多项式混沌方法对C-J爆轰参数不确定度的分析 被引量：2

5

作者 梁霄 王瑞利 +1 位作者 胡星志 陈江涛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期126-135,共10页

Chapman-Jougeut理论是预测波后爆轰物理量状态的有力工具,但以往的研究未考虑模型中的不确定因素及其影响。事实上,不确定度会影响数值模拟的预测能力和可靠性。首先,通过剖析爆轰机理,深入挖掘爆轰建模与模拟中的不确定因素。假设PBX-... Chapman-Jougeut理论是预测波后爆轰物理量状态的有力工具,但以往的研究未考虑模型中的不确定因素及其影响。事实上,不确定度会影响数值模拟的预测能力和可靠性。首先,通过剖析爆轰机理,深入挖掘爆轰建模与模拟中的不确定因素。假设PBX-9502的初始密度和爆速服从对数正态分布,结合真实的试验数据,通过参数估计和Anderson-Darling假设检验法标定初始密度和爆速的概率密度函数。Beta分布用以定量刻画没有物理意义的、唯象参数的不确定度,形状参数和支集源于工程经验。Rosenblatt变换将相关的、非Gauss随机变量转化成相互独立的标准正态分布。然后,使用非嵌入多项式混沌研究高维爆轰不确定度传播。具体而言,针对一元多项式混沌,正交多项式通过Gauss-Hilbert空间中的Gram-Schmidt方法导出,六点Gauss求积方法用以计算多项式混沌的系数。使用权重和Gauss求积点的全张量积计算多元多项式混沌。最后,通过多元多项式混沌得到感兴趣量的概率密度函数以及对应的期望、标准差和置信区间等Gauss统计量。研究结果表明:波后压力波动较大,置信区间较宽,与孙承纬的“爆轰压力测量值分散性较大”的结论相吻合。同时感兴趣量的试验结果落入模拟结果的置信区间内,研究结果能增强模型的可靠性和鲁棒性。所用方法可扩展到更加复杂状态方程的爆轰系统。 展开更多

关键词 非嵌入多项式混沌 不确定度量化 Rosenblatt变换 Anderson-Darling检验 Chapman-Jougeut理论

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全局叶型扭转角误差对轴流压气机性能影响的不确定性量化分析方法 被引量：1

6

作者 翟益琛 楚武利 +2 位作者 刘铠烨 莫喻钦 申轶豪 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期110-123,共14页

为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变... 为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变量的选取方法,用数值方法求解需求样本点上的全三维Reynolds-averaged Navier-Stokes方程以构建非嵌入式混沌多项式,借以评估大样本量下的性能响应,结果显示性能参数的统计结果服从正态分布,其平均水平不受影响,但存在约1%的波动。利用Spearman相关性分析得到影响流场的关键展向截面位置,结果表明效率与70%~100%叶高范围内的扭转角误差负相关性最强,加工时应着重提高此区域的加工精度。通过分析统计学意义下流场的波动情况和具有极端效率叶型的流场特征以探究扭转角误差对性能的影响机理,结果表明在间隙泄漏流与激波位置处的流场波动程度最剧烈,扭转角误差通过影响激波位置与泄漏流强度从而影响二者的相互干扰作用,继而影响下游的堵塞程度,最终对效率产生影响。由此可见,全局扭转角误差对叶片性能及流场的影响已不容忽视,在稳健性设计中应根据流场特征着重考虑。 展开更多

关键词 跨声速压气机叶片 扭转角误差 主成分分析 非嵌入式混沌多项式 不确定性量化

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低可探测DSI进气道几何敏感性分析

7

作者 舒博文 高正红 +2 位作者 黄江涛 钟世东 郑海波 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期100-113,I0002,共15页

低可探测DSI进气道(蚌式进气道)设计受多个几何参数的影响,单几何参数分析难以全面反映外形对进气道性能的影响。本文采用非嵌入式多项式混沌方法对某低可探测DSI进气道开展研究,分析亚声速大攻角、最大飞行速度时,进气道性能对喉道面... 低可探测DSI进气道(蚌式进气道)设计受多个几何参数的影响,单几何参数分析难以全面反映外形对进气道性能的影响。本文采用非嵌入式多项式混沌方法对某低可探测DSI进气道开展研究,分析亚声速大攻角、最大飞行速度时,进气道性能对喉道面积、喉道位置、鼓包马赫数、鼓包前移量、唇罩前伸量、唇口前缘半径以及进气道收缩量的敏感程度,并开展了选型设计。结果表明,进气道性能对唇罩前伸量最敏感,鼓包马赫数和收缩量对亚声速大攻角下的进气道性能也有所贡献,并存在最佳的唇罩前伸量与进气道收缩量。选型设计后,进气道在亚声速大攻角时总压恢复系数提升4.6%,稳态总压畸变指数下降10.9%;在最大飞行速度时总压恢复系数提升3.1%,稳态总压畸变指数降低35.5%。合理地选择几何参数,减弱或消除进气道唇口处以及激波后的分离能够有效提升进气道性能。 展开更多

关键词 DSI进气道 敏感性分析 总压畸变 总压恢复 非嵌入多项式混沌

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离心泵进口来流速度扰动不确定性对水力性能及流场的影响 被引量：2

8

作者 陈学炳 杨博文 +2 位作者 张人会 郭广强 杨军虎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期77-85,共9页

离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。... 离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。结果表明:随机来流速度对泵的水力性能具有较大影响,且不确定度越大,其影响越大;进口来流速度扰动会引起泵叶片压力面尾缘与吸力面上压力分布及叶轮流道内流场的变化,从而造成泵的扬程及效率的波动且波动范围较大;同时,来流不确定性的影响在叶轮内流场中的传播是非对称且非均匀的。不同工况下来流速度随时间的扰动对泵性能的影响有所差异,大部分工况下来流速度扰动会造成泵性能的下降,其中不确定度为5%时,扬程最大可下降0.4 m,效率下降3%。对不同工况下泵的进口流速不确定性进行量化分析,能够对离心泵在整个运行工况下的稳健性进行综合评定,为泵稳健性设计提供一定的基础。 展开更多

关键词 离心泵 流速 水力性能 不确定性分析 非嵌入式多项式混沌

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混合不确定度量化方法及其在计算流体动力学迎风格式中的应用 被引量：11

9

作者 梁霄 王瑞利 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期509-515,共7页

针对流体力学数值求解间断问题时,初始状态含有偶然和认知混合型的不确定性,将认知不确定度作为外层,偶然不确定度作为内层,分别使用非嵌入多项式混沌方法(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)和概率盒(P-box)理论处理偶然不确定度和... 针对流体力学数值求解间断问题时,初始状态含有偶然和认知混合型的不确定性,将认知不确定度作为外层,偶然不确定度作为内层,分别使用非嵌入多项式混沌方法(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)和概率盒(P-box)理论处理偶然不确定度和认知不确定度,发展了流体力学数值求解过程中,初始状态含有混合不确定度传播量化的一种方法。以迎风格式和黎曼解法器求解Sod问题为例,评估了左状态密度(偶然不确定度)和理想气体多方指数(认知不确定度)对模型输出结果的影响,有效验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 爆炸力学 建模与模拟 非嵌入多项式混沌法 混合不确定度量化 概率盒

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工程p-S-N曲线的小子样预测方法研究 被引量：6

10

作者 刘潇然 孙秦 梁珂 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期831-838,共8页

基于非嵌入多项式混沌(NIPC)展开及贝叶斯更新方法,提出一种中等寿命区p-S-N曲线的小子样预测方法。该方法运用较少应力水平下的小子样疲劳寿命数据样本,采用优化方法求解Basquin应力-寿命模型参数的样本数据;由此建立NIPC展开式并进行... 基于非嵌入多项式混沌(NIPC)展开及贝叶斯更新方法,提出一种中等寿命区p-S-N曲线的小子样预测方法。该方法运用较少应力水平下的小子样疲劳寿命数据样本,采用优化方法求解Basquin应力-寿命模型参数的样本数据;由此建立NIPC展开式并进行大子样抽样计算,通过大子样拟合优度检验,得其概率特性,继而拟合模型参数统计量与应力水平的关系。为改进模型参数统计量的预测精度,引入另一应力水平下的小子样试验数据,运用贝叶斯更新方法对模型参数统计量进行修正;由此通过Nataf变换对任意应力水平下模型参数进行抽样,代入模型计算获得疲劳寿命样本,进一步统计获得其概率分布,即完成基于小子样的p-S-N曲线预测。完成了铝合金2024-T3疲劳试验,各应力水平下试验寿命均落于预测概率疲劳寿命的上下95%分位数区间内,表明新方法得到的p-S-N曲线可有效预测疲劳寿命的概率特性。 展开更多

关键词 非嵌入多项式混沌 小子样 中等寿命区 P-S-N曲线

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高维参数不确定爆轰的不确定度量化 被引量：6

11

作者 梁霄 陈江涛 王瑞利 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期692-701,共10页

由于测量技术等因素导致物理参数的随机波动,加上化学反应率方程、状态方程均是唯象建模,使得爆轰系统含有不同类型的高维相关不确定度。评估输入不确定度对输出结果的影响具有重要的理论意义和应用价值。针对参数敏感的绕爆问题拐角效... 由于测量技术等因素导致物理参数的随机波动,加上化学反应率方程、状态方程均是唯象建模,使得爆轰系统含有不同类型的高维相关不确定度。评估输入不确定度对输出结果的影响具有重要的理论意义和应用价值。针对参数敏感的绕爆问题拐角效应,使用基于回归方法的非嵌入多项式混沌方法研究此问题的不确定度量化。使用Rosenblatt变换将一列相关随机变量组转化成服从独立标准均匀分布的随机变量组。先用采样法将积分转化成欠定线性方程组,进而选择优化方法求解回归方程,再借助基追踪方法将优化问题转化成线性规划问题。给出拐角附近拉格朗日参考点的速度分量、压力、位置的期望和置信区间。结果表明:拐角处位置临近的两个拉格朗日参考点,轨迹差别很大;不确定度随着时间演化而逐渐增加,预测系统的长期动力行为难度加大;研究方法可推广到其他爆轰问题。 展开更多

关键词 爆轰 不确定度量化 基追踪 非嵌入多项式混沌 绕爆 回归 Rosenblatt变换

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真实运行状态下叶顶间隙尺寸波动对跨声速转子气动性能的影响研究 被引量：11

12

作者 马驰 高丽敏 +1 位作者 李瑞宇 李杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1958-1966,共9页

为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor... 为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor 37为研究对象,采用非嵌入式混沌多项式不确定性量化方法,对100%转速下近失速和峰值效率两个工况施加相同叶顶间隙波动对跨声速转子气动性能的影响进行了不确定性量化分析。结果表明,真实运行状态下叶顶间隙波动对气动性能的总体水平无影响,但会缩小喘振裕度3.75%;近失速工况对叶顶间隙波动更为敏感,各参数的相对波动幅值均较峰值效率工况有所增大,等熵效率受叶顶间隙波动的影响比质量流量和总压比大;近失速工况下叶顶间隙波动在叶高方向上的影响范围和强度均大于峰值效率工况,98%叶高位置处静压系数和总压损失系数最大相对波动幅值分别可达14.84%和5%。峰值效率工况下流场中的不确定性主要由叶顶泄漏流及其与激波相互作用引起;而近失速工况下流场当中的不确定性则是由激波和吸力面分离流动起主要作用。 展开更多

关键词 不确定性量化 跨声速压气机转子 叶顶间隙 气动性能 非嵌入式混沌多项式

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叶顶间隙偏差对叶片气动性能影响的不确定性研究 被引量：13

13

作者 姬田园 楚武利 +1 位作者 戴雨晨 张耀峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期129-141,共13页

在压气机叶片加工过程中,实际加工得到的叶片外形与设计叶型不可避免会存在一些偏差。为研究叶片叶顶间隙尺寸波动对性能的影响,以Rotor 37为研究对象,采用三维定常数值模拟方法,基于非嵌入式混沌多项式中二维正态分布变量产生方法,分... 在压气机叶片加工过程中,实际加工得到的叶片外形与设计叶型不可避免会存在一些偏差。为研究叶片叶顶间隙尺寸波动对性能的影响,以Rotor 37为研究对象,采用三维定常数值模拟方法,基于非嵌入式混沌多项式中二维正态分布变量产生方法,分别对叶片前缘叶顶间隙和尾缘叶顶间隙进行尺寸波动干扰,研究了叶顶间隙不确定性对气动性能和流场的不确定性影响,评估了公差带内叶顶间隙偏差与气动性能变化的相关性,并探究了叶顶间隙变化对叶片稳定裕度的影响机理。研究发现,叶顶间隙偏差对等背压条件下叶片质量流量、等熵效率和总压比的平均水平几乎不会造成影响;叶顶间隙偏差所造成的气动性能分布标准差随工况点向不稳定边界的逼近而逐渐增大。同时,叶顶间隙不确定性会导致样本稳定裕度均值有所降低,不确定性分析中稳定裕度均值相对原型叶片下降了2.42%。流场结构方面,叶顶间隙偏差主要影响80%叶高以上部分流场;叶顶间隙偏差对叶顶区域泄漏流产生的影响,导致了叶片稳定裕度的变化。 展开更多

关键词 叶顶间隙 加工偏差 非嵌入式混沌多项式 气动性能 不确定性量化

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叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究 被引量：12

14

作者 李玉 楚武利 姬田园 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期49-59,共11页

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均... 为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布,探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析,深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明:安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关,近失速工况下,绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大,绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关,绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关;不同工况下流场敏感区域有所不同,峰值效率工况下,激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大;近失速工况下,波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感;流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同,其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。 展开更多

关键词 压气机转子 安装角偏差 不确定性量化 非嵌入式混沌多项式

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