基于高空台排气扩压器非平衡流动k-ω SST湍流模型系数优化

来源：机床与液压杂志2025年第2期北京时间：

作者：聂博文，张健平，张松，但志宏，陈律江，杨豪

单位：西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室；西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室；中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院；中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院；西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室；西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室

摘要：为了准确模拟高空台排气扩压器湍流非平衡流动，采用Fluent软件分析k-ω SST湍流模型系数对扩压器出口静压模拟精度的影响，并通过响应面试验优化模型系数。结果表明：随着α1的增大，模拟精度先提高后降低，达到0.341后保持不变。β*的增大使模拟值逐渐接近目标值，从而提高精度；当模拟值大于目标值时，精度先降低再提高；而模拟值小于目标值时，精度急剧降低。β2的增大也使得模拟值逐渐接近目标值，从而提高精度;当模拟值小于目标值，精度急剧降低。而σω2的增大则使得模拟值迅速接近目标值，提高精度；但当模拟值小于目标值时，精度缓慢降低。模型系数α1、β*，β2、σω2优选范围为0.297 3~0.325、0.056~0.098、0.075 6~0.089、0.69~1.198 4。在此基础上，通过响应面试验显著性分析得到敏感性顺序为α1＞β2＞β*＞σω2，β*与α1、α1和σω2、β2和β*交互作用的影响显著，模型系数α1、β*、β2、σω2最佳组合为0.305 2、0.061 1、0.082 6、0.853。最后通过试验验证合理性，结果表明模型系数最佳组合能较好地提高模拟计算准确性。

关键词：k-ω SST湍流模型系数;不确定性;高空台排气扩压器;数值模拟;响应面试验

基金资助：中国航发四川燃气涡轮研究院外委课题（21zg8112）；航空发动机高空模拟技术重点实验室稳定支持项目(20zh0149)