[发明专利]一种基于代理模型的热防护系统优化设计方法及设计系统

权利要求书

1.一种基于代理模型的热防护系统优化设计方法，其特征在于：包括：

根据飞行器的外形尺寸和热环境条件，确定热防护系统中每个热防护结构的设计参数，根据所述每个热防护结构的设计参数确定热防护系统的m个优化变量样本组合p_i(i＝1,2,3,.....,m)；

根据所述热防护系统的m个优化变量样本组合p_i(i＝1,2,3,.....,m)，利用有限元方法，对热防护系统的瞬态热分析模型进行空间离散，获得一组以时间t为独立变量的线性常微分方程组；

利用温度向量积分公式，对所述线性常微分方程组进行时间域离散，得到每个时刻的温度场向量；

从所述每个时刻的温度场向量中提取指定区域整个时间历程内的温度特征量，得到指定区域的m个优化变量样本组合p_i(i＝1,2,3,.....,m)所对应的输出温度特征量y_i(i＝1,2,3,.....,m)；

根据所述指定区域的m个优化变量样本组合p_i(i＝1,2,3,.....,m)和对应的输出温度特征量y_i(i＝1,2,3,.....,m)，获得二者的函数关系g(p)；

建立优化目标函数f(p)，将所述函数关系g(p)作为约束函数，令约束函数g(p)≤T_S，T_S为指定位置温度的最大允许值，获得f(p)≤f_S的最优解，作为优化变量向量p的最优取值，其中f_S为设定目标量。

2.根据权利要求1所述的基于代理模型的热防护系统优化设计方法，其特征在于：所述设计参数包括材料选型、结构形式、几何尺寸，所述热环境条件为飞行器飞行过程中的气动热流密度。

3.根据权利要求1所述的基于代理模型的热防护系统优化设计方法，其特征在于：根据所述每个热防护结构的设计参数确定热防护系统的m个优化变量样本组合p_i(i＝1,2,3,.....,m)的具体方法如下：

根据所述每个热防护结构的设计参数，确定热防护系统的优化变量向量r及每个优化变量向量r的上限和下限e，所述优化变量向量r包括连续优化变量和离散优化变量；

将每个连续优化变量的取值范围分为m个区间，对于每一个连续优化变量，在各区间内随机选取一个值，组成一组m个样本的样本序列，共得到N₁个随机变量的样本序列，对于每一个离散优化变量，重复选取各离散变量值，组成一组m个样本的样本序列，共得到N₂个离散优化变量的样本序列，即得到N＝N₁+N₂个优化变量的样本序列；

从N个优化变量的样本序列中每个随机选取一个代表值进行第一次组合，得到第一个优化变量组合样本；从N个优化变量的样本序列中各剩余m-1个代表值中随机选取一个代表值进行第二次组合，得到第二个优化变量组合样本；接着从N个优化变量的样本序列中各剩余m-2个代表值中随机选取一个代表值进行第三次组合，依此类推，完成m次组合，得到m个优化变量组合样本p_i(i＝1,2,3,.....,m)。