清华大学学报(自然科学版)

作者：陈璠, 张曼玉, 杨志鹏, 朱旭, 莫毅, 周华, 任祝寅

单位：1. 中国航空发动机研究院, 北京 101304,2. 清华大学 航空发动机研究院, 北京 100084

关键词：湍流燃烧仿真,旋流预混火焰,活性子空间方法,模型参数优化,低维响应面

基金：国家自然科学基金国家杰出青年科学项目(52025062),先进航空动力创新工作站项目(HKCX2024-01-026)

目前燃烧仿真软件中的湍流燃烧模型能够对多种典型燃烧室开展仿真计算，但其预测精度受模型参数影响较大，工程实践中往往需要进行多次的模型参数的调整才能实现仿真结果的优化。如何在湍流燃烧多模型耦合计算中准确量化各模型参数对仿真结果的影响，进而实现对模型参数的校准优化，成为燃烧仿真软件研制面临的瓶颈问题。基于此，该研究选取具有预混燃烧典型特征的非受限强旋流贫油预混火焰，基于活性子空间方法对现有湍流燃烧模型的仿真误差进行了分析，结果表明火焰加厚因子最大值是该旋流预混火焰温度和轴向速度误差的主控模型参数。进而根据活性子空间方法的降维结果，构建了多维参数输入空间的低维响应面，并提出一套基于活性子空间方法的多模型参数优化流程，基于该优化流程对湍流燃烧模型关键参数进行校准，使用简单遗传算法单独对温度或速度进行优化时，关键截面温度平均误差和轴向速度平均误差分别降低7.58%、42.60%；采用带精英策略的非支配排序遗传算法同时对温度和速度进行优化时，关键截面温度平均误差和轴向速度平均误差同时降低1.08%和2.96%，这实现了预混火焰温度和轴向速度仿真精度的大幅提升。

来源：2025年第10期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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