航天器瞬態(tài)熱分析模型修正方法及應用研究.pdf

1、熱分析是航天器熱控優(yōu)化設計、性能校核、在軌溫度預示及熱控故障診斷的核心手段，其準確程度直接關系航天器工程的成敗。熱分析建模中的簡化和假設會導致模型參數與實際存在誤差，因此利用熱試驗數據修正熱分析模型是航天器熱控系統設計的重要環(huán)節(jié)，熱分析模型修正方法也被視為熱控系統關鍵技術。目前的研究多數集中在穩(wěn)態(tài)熱分析模型修正方法上。隨著航天器瞬態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱試驗的普及，亟需開展瞬態(tài)熱分析模型的修正方法研究。針對此問題，本文開展了以下工作：
　

2、　首先，通過分析航天器穩(wěn)態(tài)熱分析模型隨機近似修正方法以及瞬態(tài)熱分析模型特點，獲得了應用隨機近似方法的瞬態(tài)熱分析模型修正方法關鍵研究環(huán)節(jié)，其中主要包括適用于瞬態(tài)熱分析模型修正的溫度誤差目標函數構建方法和逼近目標函數的優(yōu)化方法。并初步建立了瞬態(tài)熱分析模型修正方法流程。
　　然后，在構建瞬態(tài)溫度最小誤差目標函數的基礎上，研究了不同逼近目標函數的優(yōu)化方法對瞬態(tài)熱分析模型修正結果的影響。研究結果表明，應用局部優(yōu)化算法（BFGS）時，部分傳熱

3、參數的修正效果較好，誤差在10％以內，部分傳熱參數誤差修正效果較差，誤差達到70%；而應用遺傳算法時，修正后多數參數誤差在10%以內，最大誤差為48%。結合修正結果和傳熱參數對瞬態(tài)溫度的敏感度分析，得到了BFGS算法適用于大敏感度傳熱參數修正，而遺傳算法適用于小敏感度傳熱參數修正的結論，兩算法結合使用后可以達到較好的修正效果。
　　此外，通過對前述修正結果的瞬態(tài)溫度誤差進行分析，看出部分目標點瞬態(tài)溫度峰谷處誤差較大，可達5℃。進而

4、提出了帶權重系數的瞬態(tài)溫度峰谷誤差最小目標函數的構建方法，以進一步改進傳熱參數修正精度。應用改進后的目標函數修正后結果表明最大傳熱參數誤差從前述修正結果的70%降低到50%。
　　最后，建立了瞬態(tài)熱分析模型分層修正系統方法，第一層以瞬態(tài)溫度最小誤差為目標函數利用BFGS進行大敏感度傳熱參數修正，然后利用遺傳算法對小敏感度傳熱參數進行修正；第二層以帶權重系數的瞬態(tài)溫度峰谷誤差最小為目標函數分別采用BFGS算法和遺傳算法進行傳熱參數修