聚变能具有“清洁、安全、可再生”等优点,被认为是能最终解决人类社会能源问题的重要途径之一。聚变反应堆是实现聚变能利用的重要途径,因此备受世界上主要国家的重视。包层是聚变反应堆中最关键的部件之一,其设计涉及到中子学、热工、结构等多个领域,需要反复迭代优化,存在“迭代次数多、计算复杂”等问题,设计效率低下。本文将可视参数分析引入包层概念设计,提出聚变包层交互式智能辅助设计方法,并基于此方法开发了一款聚变包层集成设计平台软件系统。本文主要工作如下:(1)基于草图的包层方案自动优化方法:本方法分成草图设计和功能区厚度优化两个过程。通过交互式界面用户可以根据领域知识和设计意图快速绘制出包层草图结构。在功能区厚度优化过程中,传统方法需要经过大量迭代过程,计算量大,本文根据包层功能区温度与厚度之间存在单调关系的特点,结合函数拟合提出“预测+验证”的方法,实现对功能区厚度快速自动优化。(2)目标驱动的包层方案交互式优化方法:从整体性能上考虑,还需要对包层结构进行温度平衡优化。为了方便用户进行平衡性分析,本文提出了温度平衡量化指标,并通过可视化方法对温度平衡进行展示,让用户可以直观快速的做出判断。同时本文提供了交互式优化方法及优化策略,用户可以根据设计目标,选择合适的策略完成包层结构的温度平衡性优化。(3)完成聚变包层集成设计平台软件系统的开发:本文结合上述方法,提出了包层集成设计平台的概念,把包层的结构设计、流程控制、方案管理、交互式优化、可视分析等集成在一起构成软件平台,并使用国际热核聚变实验堆包层对本文提出的方法进行验证。该包层之前有科学家花费3个月左右设计完成,使用文中方法科学家2周左右即可完成性能相近甚至更优的包层方案设计,证明了方法的有效性。