一种基于梯度信息的多层绝热材料仿真设计方法与流程

技术特征：
1.一种基于梯度信息的多层绝热材料仿真设计方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，设计多层绝热材料，给定热、冷端温度t
h
、t
c
，多层绝热材料的设计参数为一个由数字“1”、“2”重复组成的数组，数组中“1”代表反射屏，“2”代表纤维导热材料；第二步，给辐射屏分配一个由热端温度t
h
至冷端温度t
c
的线性下降的温度分布t＝[t
h
，t2，t3，...，t
c
]，给定复数变量虚部步长h，则得到复数温度分布[t
h
ih，t2 ih，t3 ih，
…
，t
c
ih]，其中i表示虚部；第三步，逐层求解复数热流密度qt
i
，i＝1，2，...，n，n为反射屏层数，第一层：q
t1
＝q
g1
q
r1
q
s1
其中q
t1
为总热流密度，w/m2，q
r1
为辐射导热的热流密度，w/m2，q
g1
为残余气体导热的热流密度，w/m2，q
s1
为固体导热的热流密度，w/m2；q
r1
＝f
r
(t
h
ih，t2 ih)；f
r
表示辐射的计算函数，t
h
为热端温度，ih表示虚部，t2表示除热端的外第二点的温度；q
g1
＝f
g
(t
h
ih，t2 ih)；f
g
表示气体导热的计算函数；q
s1
＝f
s
(t
h
ih，t2 ih)f
s
表示固体导热的计算函数；第四步，计算复数热流密度残差res
i
，获得复数热流密度残差对温度的梯度分布：grad
i
＝|(imag(res
i
)/h)|其中imag(res
i
)表示对热流密度残差分布res
i
取虚部，返回实数温度t＝real(t)，利用梯度下降：t＝t
i
‑
lr
×‑
grad
i
以减小热流密度残差，i＝2
…
n
‑
1，lr为梯度下降步长；第五步，重新组合温度分布t＝[t
h
，t2，t3，
…
，t
c
]，返回第二步逐层求解热流密度，直至到达总迭代次数numi，热流密度残差收敛到设定值；第六步，将第五步得到的热流密度所对应的多层绝热材料，用于低温容器或者低温绝热环境中。2.根据权利要求1所述的一种基于梯度信息的多层绝热材料仿真设计方法，其特征在于：所述的一种基于梯度信息的多层绝热材料仿真设计方法中的梯度信息获得方法采用复数变量法，复数变量法能够用自动微分法、差分法、一次二阶矩法、解析法、半解析法技术的多层绝热仿真求解方法替代。

技术总结
一种基于梯度信息的多层绝热材料仿真设计方法，利用复数变量法能够高效快速提取梯度信息的特点，提取热流密度残差对多点温度分布的梯度，利用梯度下降方法修正多点温度分布以减少热流密度残差，在求解过程中，迭代总次数同设计参数的维度无关，相较于一般方法，减少了多层绝热材料仿真的计算量，且由于梯度信息能够良好反映不同温度区域的热流密度特征，所获得温度分布更加符合实际情况，具有计算速度快，准确度高的优点。准确度高的优点。准确度高的优点。


技术研发人员：谭宏博 吴昊 许张良
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2021/11/24