[發明專利]一種封閉異型窄通道類零件的截面面積測量方法及系統

有效

• 申請號: 202110318003.X
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113091656B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 晏政;袁園;莊世寧;周勇;郭帥
• 申請（專利權）人: 中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G01B11/24
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 顏漢華

本發明公開了一種封閉異型窄通道類零件的截面面積測量方法及系統，該方法采用微積分原理，將掃描得到的通道內部截面分割成若干個連續的微小圖形，使得每個微小圖形都能近似為規則圖形，從而圖形分割帶來的精度損失可以忽略不計，然后計算所有微小圖形的面積，進而求和得到截面的總面積，可以適用于所有具有凸界面形狀的封閉異型窄通道類零件的截面面積測量，通用性好，并且基于微積分原理的圖形分割，面積計算精度高。

技術領域

本發明涉及航空發動機封閉異型窄通道類零件的截面面積測量技術領域，特別地，涉及一種封閉異型窄通道類零件的截面面積測量方法及系統。

背景技術

在航空發動機中，封閉異形窄通道類零件的作用是將前端流經葉輪的氣體動能轉換成壓力能，其特征截面的通道面積是最為關鍵的設計指標之一，它決定了是否能夠有效地轉化氣體能量形態，并最終影響整臺航空發動機的性能。而其通道截面為不規則幾何形狀，無法采用常規簡單方法來計算面積。

目前，比較常用的方法是將截面分割為幾個部分，并將其近似為可以采用常規方法計算的規則圖形，最后對每個部分的面積做求和。但是，現有的封閉異形窄通道面積計算處理方法，主要存在以下幾方面的不足：

a.通道截面的分割方法不具有普遍適用性，分割處理后的計算結果隨通道截面形狀的變化存在較大差異；

b.通道截面分割處理后的近似計算結果誤差較大，使得數據的可信度較低，不能實現封閉異形窄通道面積與發動機性能影響的定量分析相關聯；

c.獲得測量數據后，需要將測量數據導出至第三方軟件(如CAD軟件)中進行后續處理，才能進行計算，過程較為繁瑣。

發明內容

本發明提供了一種封閉異型窄通道類零件的截面面積測量方法及系統，以解決現有的封閉異型窄通道面積計算處理方法存在的適用性差、計算結果誤差大的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供一種封閉異型窄通道類零件的截面面積測量方法，該截面形狀為凸截面，包括以下步驟：

步驟S1：掃描得到封閉異型窄通道類零件的通道內部截面輪廓；

步驟S2：將截面分割成若干個連續的微小圖形；

步驟S3：對所有微小圖形的面積進行計算并求和以得到截面面積。

進一步地，所述步驟S2具體為：

將測量坐標系的原點置于封閉的輪廓線內，然后在封閉的截面輪廓線上沿順時針或逆時針連續選取若干個掃描測點，每一組相鄰測點和坐標原點構成一個三角形，從而將截面分割成若干個連續的三角形。

進一步地，所述步驟S1中進行輪廓掃描時采取過掃描的方式以確保截面輪廓線閉合。

進一步地，所述步驟S3還包括以下內容：

當采用逆時針連續選取測點時，判斷最后一個測點和第一個測點在Y軸上的坐標值大小，如果最后一個測點的Y軸坐標值比第一個測點小，則再判斷倒數第二個測點和第一個測點在Y軸上的坐標值大小，進行逐一判斷，直至一個測點的Y軸坐標值比第一個測點大，記錄該測點的序號并將其作為目標測點，利用循環語句計算從第一個測點至目標測點之間的所有測點與坐標原點構成的所有三角形的面積以得到循環總面積，再計算目標測點、第一個測點與坐標原點構成的三角形面積，將兩個面積相加即得到截面面積；

當采用順時針連續選取測點時，判斷最后一個測點和第一個測點在Y軸上的坐標值大小，如果最后一個測點的Y軸坐標值比第一個測點大，則再判斷倒數第二個測點和第一個測點在Y軸上的坐標值大小，進行逐一判斷，直至一個測點的Y軸坐標值比第一個測點小，記錄該測點的序號并將其作為目標測點，利用循環語句計算從第一個測點至目標測點之間的所有測點與坐標原點構成的所有三角形的面積以得到循環總面積，再計算目標測點、第一個測點與坐標原點構成的三角形面積，將兩個面積相加即得到截面面積。