[發(fā)明專利]一種軸流式壓氣機(jī)葉片的逆向造型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810471296.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN108717485B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧慶鋒;李冬;劉云寧;羅銘聰;萬(wàn)新超;王琦;初曙光;孫勇;任蘭學(xué);洪青松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中船重工龍江廣瀚燃?xì)廨啓C(jī)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;F04D29/38
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務(wù)所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

1.一種軸流式壓氣機(jī)葉片的逆向造型方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、使用TurboExchanger軟件內(nèi)部集成的功能模塊，讀取葉片截面曲線的點(diǎn)坐標(biāo)信息文件，然后在TurboExchanger軟件中創(chuàng)建出每一個(gè)空間點(diǎn)的特征和截面曲線；如果讀取的是.curve的數(shù)據(jù)格式文件，TurboExchanger會(huì)按照數(shù)據(jù)文件中的順序，一層一層的創(chuàng)建出葉片截面曲線空間點(diǎn)的特征，每創(chuàng)建一層葉型截面曲線的空間點(diǎn)，TurboExchanger就會(huì)穿過(guò)這一層的空間點(diǎn)特征創(chuàng)建出一條葉型截面曲線；如果讀取的是.geomturbo格式的數(shù)據(jù)文件，TurboExchanger會(huì)按照數(shù)據(jù)文件中的順序，先對(duì)壓氣機(jī)葉片的壓力面曲面一層一層的創(chuàng)建空間點(diǎn)的特征，每創(chuàng)建一層空間點(diǎn)特征，TurboExchanger就會(huì)穿過(guò)這一層的空間點(diǎn)特征創(chuàng)建出一條壓力面截面曲線，然后再對(duì)吸力面曲面一層一層的創(chuàng)建空間點(diǎn)的特征，再創(chuàng)建出一條條吸力面截面曲線；

步驟二、當(dāng)把所有的截面曲線創(chuàng)建出來(lái)之后，TurboExchanger會(huì)將一系列的葉型截面曲線耦合起來(lái)，創(chuàng)建出初始的壓氣機(jī)葉片曲面，如果使用的是.curve的數(shù)據(jù)格式文件，創(chuàng)建出來(lái)的壓氣機(jī)葉片曲面就是一整個(gè)曲面；如果使用的是.geomturbo的數(shù)據(jù)格式文件，創(chuàng)建出來(lái)的壓氣機(jī)葉片曲面就是壓力面和吸力面兩個(gè)曲面；

步驟三、如果使用.curve的數(shù)據(jù)格式文件創(chuàng)建出來(lái)了一整個(gè)葉片曲面，TurboExchanger軟件會(huì)將整個(gè)壓氣機(jī)葉片曲面分成壓力面曲面和吸力面曲面兩部分，然后重新定義兩側(cè)曲面的截面層數(shù)和每一層的節(jié)點(diǎn)數(shù)；如果使用.geomturbo的數(shù)據(jù)格式文件，則直接重新定義兩側(cè)曲面的截面層數(shù)和每一層的節(jié)點(diǎn)數(shù)，之后按照特定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將每一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成XY平面上的點(diǎn)，最后分別將這些平面上的點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)創(chuàng)建出壓氣機(jī)葉片的壓力面型線和吸力面型線；

步驟四、點(diǎn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系是將空間坐標(biāo)點(diǎn)按照?qǐng)A柱坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XY平面上的數(shù)據(jù)，若讀取到的曲線上的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為p1(a,b,c)，使用計(jì)算式sqrt(a^2+b^2)求出p1點(diǎn)所在圓柱坐標(biāo)系下的半徑R，然后在XY平面的視角下，求出p2(0,0,c)與p1的連線與X軸正向的夾角θ，轉(zhuǎn)換成XY平面上的點(diǎn)為p3(R*2π*θ/360,c,0) ，等效為將空間中坐標(biāo)點(diǎn)所在位置的圓周弧長(zhǎng)和Z坐標(biāo)變換到XY平面上；

步驟五、在壓力面型線和吸力面型線之間，使用插入內(nèi)切圓的方法，迅速提取出葉片截面型線的中弧線和厚度分布曲線；

步驟六、使用樣條曲線擬合葉片截面型線的中弧線，擬合的過(guò)程如下：

（1）、將使用插入內(nèi)切圓方法提取到的中弧線在前后緣位置做延伸處理，使中弧線剛好能夠貫穿葉片截面型線的前緣點(diǎn)和尾緣點(diǎn)；

（2）、定義使用M個(gè)控制點(diǎn)的樣條曲線來(lái)擬合中弧線；

（3）、在提取到的中弧線上按照均布或者曲率分布的方法定義M個(gè)點(diǎn)，并分別將對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)賦值給樣條曲線的M個(gè)控制點(diǎn)；

（4）、使用定義了坐標(biāo)的M個(gè)控制點(diǎn)創(chuàng)建擬合出來(lái)的葉片截面型線的中弧線；

上述樣條曲線具有起始點(diǎn)位置、終止點(diǎn)位置、起始點(diǎn)切角、終止點(diǎn)切角、中間控制點(diǎn)數(shù)量、中間控制點(diǎn)位置信息可以調(diào)整，能夠表達(dá)出中弧線的特征；

步驟七、使用前、后圓弧曲線和樣條曲線組合起來(lái)擬合葉片截面型線的厚度分布曲線，擬合的過(guò)程如下：

（1）、定義使用M個(gè)控制點(diǎn)的樣條曲線來(lái)擬合葉型截面曲線的厚度分布曲線；

（2）、在提取到的厚度分布曲線上按照均布或者曲率分布的方法定義M個(gè)點(diǎn)，并分別將對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)賦值給樣條曲線的M個(gè)控制點(diǎn)；

（3）、使用定義了坐標(biāo)的M個(gè)控制點(diǎn)創(chuàng)建擬合出來(lái)的葉片截面型線的厚度分布曲線；

（4）、在XY平面上創(chuàng)建葉片截面型線的厚度分布曲線起點(diǎn)， X坐標(biāo)使用擬合出來(lái)的中弧線前緣點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Y坐標(biāo)定義為0，之后與擬合出來(lái)的樣條曲線前緣點(diǎn)之間創(chuàng)建光順相切的圓弧曲線；

（5）、在XY平面上創(chuàng)建葉片截面型線的厚度分布曲線終點(diǎn)， X坐標(biāo)使用擬合出來(lái)的中弧線尾緣點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Y坐標(biāo)定義為0，之后與擬合出來(lái)的樣條曲線尾緣點(diǎn)之間創(chuàng)建光順相切的圓弧曲線；

（6）、將兩段圓弧曲線和擬合出來(lái)的樣條曲線組合起來(lái)，作為擬合出來(lái)的葉片截面型線的厚度分布曲線；

上述曲線具有起始點(diǎn)位置、終止點(diǎn)位置、中間控制點(diǎn)數(shù)量、中間控制點(diǎn)位置信息可以調(diào)整，也能表達(dá)出葉片截面型線的厚度分布曲線的特征；

步驟八、在XY坐標(biāo)平面上使用擬合出來(lái)的葉片截面型線的中弧線加擬合出來(lái)的葉片截面型線的厚度分布曲線的方法，即中弧線加厚度分布的方法創(chuàng)建出新的一整條葉片截面型線；

步驟九、將上述新的葉片型線按照空間截面曲線所在位置的半徑信息進(jìn)行空間位置的變換，從而實(shí)現(xiàn)空間葉片截面曲線的擬合；

步驟十、點(diǎn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系是將XY平面上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成按照?qǐng)A柱坐標(biāo)系下的空間坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，若XY平面上的點(diǎn)坐標(biāo)為p4(d,e,0)，結(jié)合 p1點(diǎn)所在圓柱坐標(biāo)系下的半徑R，轉(zhuǎn)換成空間坐標(biāo)點(diǎn)p5(R*cos(180* d /(π*R)),R*sin(180* d /(π*R)) ,e)；

步驟十一、多重葉片截面曲線使用同樣的方法擬合后，空間中就存在多條新創(chuàng)建的葉片截面曲線，最后將多條葉片截面曲線擬合成葉片曲面，就能實(shí)現(xiàn)初始?jí)簹鈾C(jī)葉片曲面的逆向造型；

步驟十二、逆向創(chuàng)建出來(lái)的壓氣機(jī)葉片曲面與初始?jí)簹鈾C(jī)葉片曲面模型有一定的近似度，而且逆向出來(lái)的模型還存在著很多的可供調(diào)整的自由度，在TurboExchanger中，當(dāng)需要放棄已經(jīng)調(diào)整了壓氣機(jī)葉片形狀的模型，可以一鍵恢復(fù)到擬合完成的狀態(tài)，重新開始新的調(diào)整。