Page 80 - 《真空与低温》2025年第4期
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冯泽域等:非均匀温度空间中光束内温度预测方法及优化 495
差作为预测模型精度的判定标准。得到不同上下 冷氮气入口处较近,映射关系也会随边界条件的改
平面间距和样本均方误差的关系如图 8 所示。 变发生较大变化。舱体中部温度则较为均匀,上下
平面间距为 的上测点所在位置同时距冷
980 mm
0.035
训练均方误差 氮气入口与上下舱交界处的距离较远,因此映射关
验证均方误差
0.030
测试均方误差 系较前者稳定,模型均方误差小,预测精度高。
0.025 总体均方误差
3.2.3 上预测点距中轴距离对预测模型精度的
0.020 影响
MSE 0.015
改变上预测点距中轴距离为 500 mm、625 mm、
0.010
750 mm、875 mm,保持其周向与垂直方向位置不变,
0.005
研究上预测点距中轴距离与预测模型精度的关系。
0
得到上预测点距中轴距离与均方误差的关系如
800 1 000 1 200
距离/mm 图 10 所示。
图 8 不同上下平面距离时的均方误差 0.08 训练均方误差
验证均方误差
Fig. 8 The mean square error of the different upper 测试均方误差
0.06 总体均方误差
and lower plane distance
结果表明,上下测点平面间距对均方误差有 0.04
一定影响,上下测点平面间距为 980 mm 时,总体 MSE
均方误差仅为 0.093%,为 780 mm 间距的 0.12 倍。 0.02
舱体空间内温度场存在不均匀的特性,不同位置
0
预测点与响应点间的映射关系存在差异,且随入口
条件的变化而变化。对于非线性关系的映射,映射 400 600 800 1 000
距离/mm
关系越稳定,预测的准确度越高。靠近入口和出口
的温度测点,受边界条件影响较大,映射关系会随 图 10 不同上预测点距中轴距离的均方误差
入口条件的变化而不稳定。在其余温度梯度较大 Fig. 10 Mean squared error at different distances from
的地方,映射关系也容易随边界条件的改变而发生 prediction points to the central axis on the upper side
波动。因此,需要考虑舱体空间的温度分布。沿舱 结 果 表 明, 上 预 测 点 距 中 轴 距 离 在 500~
体中轴截面的温度云图如图 9 所示。 875 mm 内,上预测点圆直径越大,均方误差越小,
预 测 精 度 越 高 。 上 预 测 点 距 中 轴 距 离 小于
截面温度/K
196 625 mm 时,总体的均方误差大于 1%。上预测点距
193
189 中轴距离为 875 mm 时,总体均方误差仅约为 0.3%。
186 参照温度云图,在上舱的上部,整体温度均匀度较
183
179 高。考虑上测点平面的径向温度梯度,靠近中轴位
176
173 置温度梯度较大,远离中轴位置温度梯度较小;因
170
166 此随着上测点距中轴距离的增加,温度梯度减
163
小,预测精度增大。因此,选择上预测点圆直径为
图 9 舱体中轴截面温度分布云图
875 mm 对预测精度提升最大。
Fig. 9 Temperature distribution cloud map of the cabin's
3.2.4 下测点距中轴距离对模型预测精度的影响
central axis cross-section
研究下测点距中轴距离与模型预测水平的
结合测点位置与温度分布云图可以发现,距下 关 系 。 改 变 下 测 点 距 中 轴 距 离 分 别为 100 mm、
测点平面 780 mm 的上测点处于上舱与下舱交界 200 mm、250 mm、400 mm,保持其周向与垂直方向
处,温度梯度较大,随着边界条件的改变,映射关系 位置不变,研究下测点距中轴距离与模型预测精度
不稳定;距下测点平面 1 180 mm 的上测点,其靠近 的关系。不同下测点距中轴距离和均方误差的关