[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

摘要

本发明涉及一种基于代理模型的热防护系统优化设计方法及设计模块，先在小样本基础上进行有限元分析、拟合响应面模型，再在响应面模型上进行大量的优化分析，大幅度减少了运算量，提高了效率；同时采用时间积分方法方法求解热防护分析模型的线性常微分方程组，节约了解算时间；本发明还考虑了包括几何尺寸，材料的密度、比热容、热导率、热防护系统表面辐射率的多个优化变量对热防护的影响，建立了热分析模型，使得热防护系统优化设计的具有更高的精度，为高超声速飞行器的热防护系统设计提供更加科学准确的依据；此外本发明方法，有效减少热防护系统设计余量，降低热防护系统重量，降低飞行器的功耗。

主权项

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pi(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pi(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pi(i＝1,2,3,.....,m)所对应的输出温度特征量yi(i＝1,2,3,.....,m)；根据所述指定区域的m个优化变量样本组合pi(i＝1,2,3,.....,m)和对应的输出温度特征量yi(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)≤TS，TS为指定位置温度的最大允许值，获得f(p)≤fS的最优解，作为优化变量向量p的最优取值，其中fS为设定目标量。