[發明專利]一種基于代理模型的熱防護系統優化設計方法及設計系統

有效

• 申請號: 201811457910.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109598059B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 辛健強;洪文虎;陳景茂;董永朋;徐騰飛;尹琰鑫;屈強;任沖;王靜;姚星合;王潤
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F17/13;G06F17/15;G06F17/16;G06F119/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種基于代理模型的熱防護系統優化設計方法，其特征在于：包括：

根據飛行器的外形尺寸和熱環境條件，確定熱防護系統中每個熱防護結構的設計參數，根據所述每個熱防護結構的設計參數確定熱防護系統的m個優化變量樣本組合p_i(i＝1,2,3,.....,m)；

根據所述熱防護系統的m個優化變量樣本組合p_i(i＝1,2,3,.....,m)，利用有限元方法，對熱防護系統的瞬態熱分析模型進行空間離散，獲得一組以時間t為獨立變量的線性常微分方程組；

利用溫度向量積分公式，對所述線性常微分方程組進行時間域離散，得到每個時刻的溫度場向量；

從所述每個時刻的溫度場向量中提取指定區域整個時間歷程內的溫度特征量，得到指定區域的m個優化變量樣本組合p_i(i＝1,2,3,.....,m)所對應的輸出溫度特征量y_i(i＝1,2,3,.....,m)；

根據所述指定區域的m個優化變量樣本組合p_i(i＝1,2,3,.....,m)和對應的輸出溫度特征量y_i(i＝1,2,3,.....,m)，獲得二者的函數關系g(p)；

建立優化目標函數f(p)，將所述函數關系g(p)作為約束函數，令約束函數g(p)≤T_S，T_S為指定位置溫度的最大允許值，獲得f(p)≤f_S的最優解，作為優化變量向量p的最優取值，其中f_S為設定目標量。

2.根據權利要求1所述的基于代理模型的熱防護系統優化設計方法，其特征在于：所述設計參數包括材料選型、結構形式、幾何尺寸，所述熱環境條件為飛行器飛行過程中的氣動熱流密度。

3.根據權利要求1所述的基于代理模型的熱防護系統優化設計方法，其特征在于：根據所述每個熱防護結構的設計參數確定熱防護系統的m個優化變量樣本組合p_i(i＝1,2,3,.....,m)的具體方法如下：

根據所述每個熱防護結構的設計參數，確定熱防護系統的優化變量向量r及每個優化變量向量r的上限和下限e，所述優化變量向量r包括連續優化變量和離散優化變量；

將每個連續優化變量的取值范圍分為m個區間，對于每一個連續優化變量，在各區間內隨機選取一個值，組成一組m個樣本的樣本序列，共得到N₁個隨機變量的樣本序列，對于每一個離散優化變量，重復選取各離散變量值，組成一組m個樣本的樣本序列，共得到N₂個離散優化變量的樣本序列，即得到N＝N₁+N₂個優化變量的樣本序列；

從N個優化變量的樣本序列中每個隨機選取一個代表值進行第一次組合，得到第一個優化變量組合樣本；從N個優化變量的樣本序列中各剩余m-1個代表值中隨機選取一個代表值進行第二次組合，得到第二個優化變量組合樣本；接著從N個優化變量的樣本序列中各剩余m-2個代表值中隨機選取一個代表值進行第三次組合，依此類推，完成m次組合，得到m個優化變量組合樣本p_i(i＝1,2,3,.....,m)。