基于侵入混沌多项式法的随机多孔介质内顺磁性流体热磁对流不确定度量化

• 作者: 姜昌伟 谢云峰 石尔 刘代飞 李杰 胡章茂
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 不确定性分析 随机多孔介质 多项式混沌展开 热磁对流 随机有限元
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 流体力学|Fluid Mechanics
• 页码范围: 106-118
• 页数: 13页
• 分类号: O361.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-21-427

摘要

目前流体流动与传热问题的研究大都基于确定性工况条件,而现实流体流动与传热问题中存在着大量不确定性因素,计算流体力学的不确定性量化提供了一种理解流体物性、边界条件与初始条件等不确定性因素对模拟结果影响的能力.为揭示随机多孔介质内顺磁性流体热磁对流的传播规律与演化特征,本文发展了一种基于侵入式多项式混沌展开法的热磁对流不确定性量化数理模型与算法程序.该方法分别利用Karhunen-Loeve展开与多项式混沌展开表达输入随机参数与输出响应量,同时利用伽辽金投影方法将随机热磁对流控制方程解耦为一组可以应用有限元修正方法求解的确定性控制方程,并对输出响应量多项式混沌进行求解,最后采用随机投影法求解相应的确定性控制方程中的混沌系数,得到输出响应量的统计特征与混沌效应.热磁对流不确定性量化表明多孔介质孔隙率不确定性通过控制方程演化,进而影响着多孔介质方腔内顺磁性流体热磁对流,顺磁性流体热磁对流呈现出显著的混沌效应.与蒙特卡罗法预测结果相比,两者计算结果吻合良好,但侵入式混沌多项式展开法计算量显著减少.