(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221089738 8.4 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 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　 (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 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高真空多层绝热结构层间压力反演方 法 (57)摘要 一种高真空多层绝热结构层间压力反演方 法， 通过给定多组层间压力分布， 拟合层间压力 分布获得多项式系数， 将多组压力分布带入MLI 仿真程序中， 获得多组温度分布， 将多组温度分 布及多项式系数组成高维样本集， 对高维样本集 进行截断奇异值分解， 使用吉洪 诺夫正则化方法 求解实测温度对应的正交基系数并重构层间压 力所对应的多项式系数； 本发明通过精确的层间 温度测量反演获得层间压力， 准确获得MLI层间 压力分布， 实现高精度MLI绝热性能预测， 从而指 导高真空多层绝热结构的抽空工艺方案优化， 并 为液氢温区绝热 结构性能的准确预测奠定 基础。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115238506 A 2022.10.25 CN 115238506 A 1.一种高真空多层绝热 结构层间压力反演方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)预给定多组层间压力分布； 2)将多组层间压力拟合为层间温度函数P(X)＝x1Tn+x2Tn‑1+…+xn‑1T+xn， 获得多项式系 数分布矩阵； 其中x1,x2,…,xn为多项式系数， T为层间温度分布； 3)将多组层间温度函数P(X)带入MLI仿真函数中， 获得所对应的层间温度分布及热流 密度矩阵[q,T]＝ LBL(P(X) )； 4)将层间温度分布与多 项式系数组成高维样本集； 5)对高维样本集进行截断奇异值分解， 获得目标压力分布系数的正交基； 6)计算正交基的自相关矩阵； 7)给定实测温度分布并拟合； 8)计算实测温度与正交基的相关矩阵； 9)利用吉洪诺夫正则化方法求 解实测温度对应的正交基系数； 10)由正交基系数重构层间压力拟合 参数， 获得精确的层间压力分布。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115238506 A 2一种高真空多层绝 热结构层间压力反演 方法 技术领域 [0001]本发明涉及低温绝热材料技术领域， 特别是涉及 一种高真空多层绝热结构层间压 力反演方法。 背景技术 [0002]多层绝热材料(Mult ilayer Insulation， MLI)是一种在高真空条件下利用反射屏 来屏蔽辐 射射流， 利用导热系 数极低的固体间隔物来降低导热热流的复合型绝热材料， 由 于其表观导热系数一般可达到1 ×10‑5W/m·K， 所以也被称为 “超级绝热”。 将MLI置于高真空 环境中时， 由于层间间隔材料内的气体被抽空， 残余气体非常稀薄， 气 体对流传热几乎可忽 略不计， 这将极大提升多层材料的绝热性能。 在实际工程应用中， 由于储罐的体积、 材料 的 厚度及放气率、 具体抽气 工艺、 冷热边界温度、 吸附剂性质、 层密度搭配等因素都会对MLI层 间的抽空效果产生影响， 因此如果能获得MLI的层间压力分布， 将作为抽空工艺的指示参 数， 对抽空方案的优化有重要意义。 然而， 目前尚没有成熟精确的方法直接测量出每层材料 的压力(真空度)分布， 因此ML I的抽空效果主 要取决于 工程经验和施工方案 。 [0003]对于MLI的残余气体 的理论研究， 有宏观的集总参数法模型或微观的分子动力学 模型， 由于MLI中残余气体的运动极为复杂， 涉及多尺度多物理场的强耦合作用， 导致集总 参数理论模型研究进展缓慢。 在分子动力学领域， 依托分子动力学模拟例如直接蒙特卡洛 法可以对细小空隙的分子热运动进行解析， 但在整个MLI厚度尺度层面上进行分子动力学 模拟的计算量巨大， 同时由于材料的放气率、 吸附剂性能、 多层材料 的打孔率、 烘烤净化效 果、 抽空形式不同(例如边缘抽空、 端部抽空、 静态、 动态抽空)等因素的影响， 对于层间压力 分布的影响异常复杂， 因此基于分子动力学理论对以上情形进行准确的数值预测仍有困 难。 [0004]目前MLI层间压力的测试方法有两种， 一种通过层间预埋毛细管， 将层间压力引出 至外部进 行测量， 但高真空环 境时， 微压计的测量误差可能大于材料的层间压力， 因此测量 结果并不准确。 另一种是通过氦质谱仪对材料层间压力进行穿刺测量， 该方法成本高昂， 一 般只用于低温储罐抽空完毕的质检过程中， 在实验研究中目前 未见采用。 [0005]在MLI的高精度绝热结构性能预测方面， 常用的Layer ‑by‑layer模型将真空环境 压力视为层间压力， 然而 经过大量的实验验证， 在 对层间材料抽真空效果理想的前提下， 热 流密度的仿真与测量结果的误差可以缩小至5％左右， 该误差主要是 由于实际层 间压力同 仿真层间压力的误差所造成。 因此， 为了完善MLI的绝热结构性能研究及实现高精度MLI绝 热性能预测， 有必要准确 确定MLI层间压力分布。 发明内容 [0006]为了克服上述现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种高真空多层 绝热结构层 间压力反演方法， 通过精确的层间温度测量反演获得层 间压力， 从而指导高真空多层绝热 结构的抽空工艺方案优化， 并为液 氢温区绝热 结构性能的准确预测奠定基础。说　明　书 1/4 页 3 CN 115238506 A 3