(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110932572.3 (22)申请日 2021.08.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113779869 A (43)申请公布日 2021.12.10 (73)专利权人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 谭宏博　吴昊　许张良　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 贺建斌 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 30/15(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06F 111/06(2020.01) (56)对比文件 CN 112856208 A,2021.0 5.28 CN 111898237 A,2020.1 1.06 戴勇超等.航天器多层隔热 材料边缘漏热分 析与设计. 《宇 航学报》 .2014,(第01期), 崔苗等.基于瞬态热传导反问题反演材 料随 温度变化的导热系数. 《中国电机 工程学报》 .2012,(第14期), 审查员 慈丽雁 (54)发明名称 一种基于自动编码器反演的多层绝热材料 优化方法 (57)摘要 一种基于自动编码器反演的多层绝热材料 优化方法， 利用自动编码器模型能够良好预测反 演的特点， 将热流密度、 厚度构成的优化目标与 待优化设计参数所组成的样本集进行SVD分解， 获得对应设计参数及优化目标的正交基； 采用最 小二乘法计算待优化目标所对应的正交基系数， 从而快速 预测待优化目标所对应的设计参数； 本 发明可以直接由一步计算获得设计厚度下热流 密度的下边界， 可获得所有反射屏上的温度分 布。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 113779869 B 2022.12.09 CN 113779869 B 1.一种基于自动 编码器反演的多层绝热 材料优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 第一步， 参数化， MLI的设计参数表示为元数组的重复组合， 元数组为1层铝箔与n层玻 纤纸的搭配方案， [1,2]表示一层铝箔一层玻纤纸， [1,2,2]表示表示一层铝箔两层玻纤 纸……， 采用三个密度区的搭配方案， 即给定元 数组分别为: elementpack1＝[1,2] elementpack2＝[1,2,2] elementpack3＝[1,2,2,2] 则整个多层绝热 材料的设计表示 为： MLI＝[elementpack1,repmat(elementpack1,k1), elementpack2,repmat(elementpack2,k2), elementpack3,repmat(elementpack3,k3)] 其中k1,k2,k3分别为元 数组的重复次数， 即为待优化设计参数； 第二步， 给定n组待优化设计参数组成MLI设计参数样本集MLIn， n为样本数， 则MLI1＝ [k11,k21,k31],…,MLIn＝[k1n,k2n,k3n]， 给定热端温度Th及冷端温度Tc， 对MLIn进行仿真， 得到n个对应样本的热流密度q1…qn及厚度d1…dn， 将热流密度[q]， 厚度[d]， [MLIn]组成整 体样本集[ Dataset]， 热流密度[q]、 厚度[d]构成优化目标； 第三步， 对整体样本集[Dataset]进行SVD分解， 获得待优化 设计参数的正交基[basi s1] 及优化目标的正交基[basis2]； 第四步， 计算 正交基[basis2]的自相关矩阵[M]； 第五步， 给定优化目标数组[goal]＝[d,q]， 求解优化目标数组[goal]与正交基 [basis2]的相关矩阵Φ； 第六步， 最小二乘法计算优化目标 数组[goal]的正交基系数； 第七步， 计算优化目标的对应设计参数Dp； 第八步， 由Layer ‑by‑layer模型对Dp进行仿真， 得到待优化设计参数下MLI的热流密度 qv、 厚度dv、 温度分布T和层 密度N*； 第九步， 将第八步得到的热流密度、 厚度的多层绝热材料用于低温容器或者航天低温 绝热元件的低温绝热场合。 2.根据权利要求1所述的一种基于自动编码器反演的多层绝热材料优化方法， 其特征 在于： 所述的一种基于自动编码器反演的多层绝热材料优化方法中采用SVD自动编码器方 法能够用PCA、 去噪自动 编码器、 稀疏自动 编码器、 变分自动 编码器的自动 编码器技 术替换。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113779869 B 2一种基于自动编码器反演的多层绝 热材料优化方 法 技术领域 [0001]本发明属于低温绝热技术领域， 具体涉及到一种基于自动编码器反演的多层 绝热 材料优化方法。 背景技术 [0002]在航天低温系统中， 由于被保温件往往处于狭窄空间之中， 预留给保温材料的空 间非常有限， 在这样的工程限制条件下， 对多层绝热材料 的设计往往需要顾及到材料厚度 及绝热性能两个指标， 因此， 变密度多层绝热材料(Variable－Density  Multilayer   Insulation， 简称 “VD‑MLI”)被提出并广泛运用， 变密度多层绝热材料是在常规多层绝热材 料的基础上， 将整个多层绝热材料设计成多个层密度(单位 厚度内辐射屏的数量)区域的组 合， 由于不同温度区间内的辐 射热流密度不同， 可通过调节层密度使材料更好地反射辐 射 热流， 因此变密度多层绝热 材料的绝热性能较常规定密度多层绝热 材料更优。 [0003]在变密度 多层绝热的设计方法 中， 最为常用的方法即为NASA所提出的Lockheed模 型及Layer ‑by‑layer模型， Layer ‑by‑layer模型通过逐层计算反射屏处的温度获得多层绝 热材料的热物性， Lockheed模型则通过大量实验数据， 将不同温度区间内用层密度拟合热 流密度的一个半经验系数的表达式。 [0004]在对多层绝热材料的优化方法 中， Lockheed模型通过推导表观导热系数对层密度 的导数的表达式， 来获得不同温度区域内的最优层密度， 但在工程设计中， 往往需要某个厚 度下最优的多层绝热材料搭配方案， 但由于某个定厚度往往可以有多种变密度的搭配方 案， 不同的变密度搭配方案却具备不同的热流密度， 因此， Lockheed模 型无法直接得到对应 厚度下的最小热流密度搭配方案， 一般需要不断尝试多种层密度搭配以确定最小热流密 度。 [0005]Layer‑by‑layer模型中， 所有的物理参数含义明确， 可以获得不同反射屏 处的温 度分布， 但是无法直接用于优化； Lockheed模型可直接用于优化， 但是存在半经验系数， 且 无法获得 所有反射屏处的温度分布。 发明内容 [0006]为了克服上述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供了一种基于自动编码器反 演的多层绝热材料优化方法， 可以直接由一步计算获得设计厚度下 的最小热流密度， 同时 可获得所有反射屏上的温度分布。 [0007]为了达到上述目的， 本发明采取的技 术方案为： [0008]一种基于自动 编码器反演的多层绝热 材料优化方法， 包括以下步骤： [0009]第一步， 参数化， MLI 的设计参数表示为元数组的重复组合， 元数组为1层铝箔与n 层玻纤纸的搭配方案， [1,2]表示一层铝箔一层玻纤纸， [1,2,2]表示表示一层铝箔两层玻 纤纸……， 采用三个密度区的搭配方案， 即给定元 数组分别为: [0010]elementpack1＝[1,2]说　明　书 1/4 页 3 CN 113779869 B 3