船用核动力装置负荷变化频繁、变化幅度大,而且运行环境恶劣,因此故障发生的可能性大,直接影响到运行的安全性。同时,出于对航行动力的特殊需求,有时要求核动力装置在确保核安全的前提下在异常工况继续运行,所以当系统出现异常或故障时,操纵员不仅要及时了解异常或故障的原因,还要明确故障对系统目标或功能的影响范围和影响程度,从而确定装置可接受的运行状态。因此开发一个有效的故障诊断系统,在异常状态下辅助操纵员进行故障诊断,并分析故障对系统功能的影响,为操纵员的应急操作提供依据具有重大的现实意义。论文首先介绍了目标树-成功树(GoalTree-SuccessTree, GTST)和多层流模型(Multilevel Flow Modeling, MFM)的基础理论、建模过程以及常用的算法,提出了GTST和MFM的混合故障诊断方法,同时对该方法的建模机理进行了研究。然后,以某双环路核动力装置为研究对象,建立了装置在功率运行工况下和单环路运行工况下的目标树,同时建立了装置在功率运行工况下的GTST-MFM模型,并开发了基于此模型的故障诊断系统。最后,采用一回路的几个典型故障对模型以及故障诊断系统进行了仿真验证。研究结果表明,本论文所开发的基于GTST-MFM模型的故障诊断系统在功率运行工况下能够及时、有效地检测并诊断系统故障,仿真实验均取得预期结果；验证了课题提出的方法、模型的有效性；故障诊断系统能自动监测系统各目标或功能的状态,在异常情况触发警报并进行推理分析,确定故障路径。运行人员可以根据路径中各功能部件之间的推理关系,理解和验证诊断结果,然后采取正确的处理措施,从而提高了运行维护的可靠性。