风力机叶片气动外形设计和三维实体建模研究

针对大型风电机组叶片最佳设计攻角、升力系数呈非线性变化问题,基于叶素-动量理论,通过Wilson设计法,对1.2MW风电机组叶片的气动外进行了设计形.并在此基础上提出了风力机叶片的三维建模方法,即利用点的坐标转换理论来计算叶片各截面翼型的空间实际坐标,然后运用Pro/ENGINEER的三维曲面功能来对叶片进行三维实体建模.     

一种离心叶轮三维叶片的快速成型方法

为了缩短离心叶轮叶片的三维设计周期，实现闭式离心叶轮自由曲面叶片的三维快速成型，本文提出了一种基于叶片中间面的自由曲面叶片快速成型方法。首先，采用三次均匀B样条理论对叶片中间面曲线坐标进行双向加密重构；然后，结合空间曲线参数方程及空间矢量相加法，则以重构后的中间网格面为基准建立初始叶片三维网格模型；最后，采用叶片中间面曲线坐标点绕轴旋转形成的空间曲线和初始叶片三维微元网格求交，求解获得单个自由曲面叶片曲面离散坐标。整个叶片三维建模过程可实现不同前、尾缘及厚度形状组合的离心叶轮三维叶片快速成型；该方法和传统的CAD建模方法相比，其调整叶片形状更加快捷便利，不仅能够提高离心叶片三维建模精度和效率，而且为叶片三维模型设计及优化提供了帮助。     

基于Geomagic的关键零部件逆向设计方法研究

以某发动机散热器叶片为例,研究了基于Geomagic的逆向设计方法。首先利用三维扫描仪对叶片进行数据/Engineer对其进行数据预处理、曲面重构、实体化等操作,得到叶片的三维CAD模型;最后,将CAD模型与原始点云进行了对比分析。结果表明:该方法能够用于工程机械关键零部件的逆向设计,能够提高设计过程的准确性,缩短产品研发周期,降低研发成本。     

大型风机叶片气动外形参数计算及三维建模方法

结合工程实践,基于Schmitz理论计算出风机叶片气动外形参数并利用三维坐标变换原理计算截面翼型空间分布位置,在此基础上,以大型三维设计软件UG为工作平台建立了叶片三维气动外形,并完全满足五轴数控加工制造要求,从而验证了该方法的可靠性.这一方法简化了复杂曲面的设计过程,提高了工作效率,为后续的数控加工、模具制作、结构设计及计算奠定了基础.     

CAD/CAM技术的水轮机叶片三维建模及分析

为改善水轮机叶片这类复杂的自由曲面零件设计难及其二维识图难的不足,借助于先进计算机辅助设计之CAD/CAM的强大建模技术,利用先进的CAD/CAM软件UG,通过对水轮机转轮的三维建模过程进行详细地分析,来说明叶片类自由曲面零件设计难的问题,同时表达出自由曲面零件的三维立体效果,达到解决一些曲面零件识图难的问题.通过对转轮三维模型的的分析,为计算机辅助制造提供了原始数据.同时也说明了CAD/CAM技术的先进性和适用性.     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

基于Hermite曲线的水泵叶片曲面动态调控方法

采用Hermite参数曲线构造水泵叶型的流线展开线,借助自由曲面造型技术,提出了在屏幕上动态调控叶片曲面的方法。此方法直观而灵活,非常适合于CAD系统,不仅能如实地在计算机上再现手工设计中广泛使用的方格网保角变换法叶片绘型过程,而且可直接得到叶片的三维曲面造型结果。     

发动机叶片的反求设计和检测分析

叶片作为航空发动机的关键部件之一,其形状的不规则性和复杂性,使得发动机叶片实体建模比一般实体复杂得多。逆向造型软件的出现为复杂形状的叶片数字化建模提供了有力的技术手段。通过三维激光扫描机对叶片的三维形状信息进行采集,然后利用逆向软件Surfacer和Geomagic Studio交互使用对所采集的数据进行处理,并在Geomagic Studio中进行曲面重构。然后通过逆向模型快速检测软件Geomagic Qualify中的叶片检测技术对重构的曲面和原始点云模型进行三维误差比较、叶片截面二维误差比较和截面二维扭曲分析,为发动机叶片的数字化设计检测提供了依据。     

基于Pro／E的液力变矩器叶片设计

液力变矩器是汽车自动变速器的核心部件之一,而液力变矩器设计的关键则是其叶片的设计。对液力变矩器叶片的三维设计方法进行了研究,以Pro/E为设计平台,针对不同型式的叶片采用不同的设计方法,实现了对叶片的三维实体设计。与传统的二维平面设计相比,该设计方法更简便和直观,并可进一步用于叶形优化设计和对叶片曲面进行流体分析;同时,提高了液力变矩器设计的效率,缩短了其研发的时间。     

特殊风力机叶片实体建模方法研究

风力机叶片制造过程中,无论是叶片模具型腔的设计加工,还是复合材料叶片的铺层设计,都需要使用叶片的三维实体或曲面模型。因此,将叶片曲面方程转化为相应的三维实体或曲面模型,是叶片从设计变成产品必不可少的一环。现以某风力发电机叶片方程为例,研究了特殊风力发电机叶片实体建模的实现方法。实际建模效果证明,该方法能够快速精确地建立叶片模型,为后续制造环节提供强有力的支撑。     

基于UG的水轮机叶片的逆向反求

借助三坐标测量机测量叶片原始点数据并在三维CAD软件UGS NX中用进行三维造型的逆向反求工程方法.叶片建模的点数据来自实物叶片的测量资料,包括样板曲线和叶片表面上不规则的测量点云.逆向反求过程为数据采集、数据处理转换、数据导入、创建叶片轮廓曲线、用三维数据创建叶片轴面型线、创建叶片网格曲线、创建叶片外表面曲面、创建叶...     

整体叶轮自由曲面造型的研究

介绍了自由曲面造型的基本理论,在UG环境下根据叶片边缘初始数据点,按照相应尺寸要求,做出叶片上下截面,在此基础上采用对截面按照叶片边缘曲线方向进行扫描形成叶片实体的方法。     

辊切刀三维造型设计方法

辊切刀的曲线刃分布在空间表面上,造成加工困难。经过研究,运用不同的思维方法精确建立了辊切刀的曲线刃数学模型,为刃型加工提供了理论依据。在三种不同的思想方法的指导下,在不同的三维造型设计软件支持下,将刀具轨迹平面展开图曲线向等直径圆柱面上转换生成相应的三维特征,从而得到精确的三维实体模型,为生成G代码进行辊切刀刀刃的数控加工奠定了基础。     

涡轮叶栅通道中的流动显示

在大尺寸低速叶栅传热风洞中对一种高压涡轮导向叶栅的流场进行了流动显示实验研究。分别采用线簇和小球浮动法对五个雷诺数下的叶栅端壁区三维流场、叶片表面和端壁表面的流动进行了显示。实验结果表明 :涡轮叶栅中有强烈的二次流动 ,并存在复杂的涡系 ;三维流动区约占叶栅通道的 40 % ;雷诺数的增大将增强端壁区的三维流动。流场显示图片说明 :叶片吸力面靠近端壁有角涡形成与发展 ,并存在一个三角形区域 ;流场显示的通道涡大小与流场测量结果吻合。本文的实验结果可用于分析端壁表面和叶片表面换热特性的形成机理     

大型风力发电机叶片在三维旋转状态下的气动特性分析

为了更准确地研究风力发电机在三维旋转状态下的动态失速特性,分析其气动性能,建立风力机叶片和轮毂的三维气动模型,采用计算流体力学方法,对叶片在三维旋转状态下的气动特性进行了模拟,得到叶片周围流场分布状况。分析结果表明相对于无旋转状态,三维旋转状态下,叶片表面气流有沿叶展方向的运动,改变了叶片表面压力分布,致使气流流动分离延迟,导致叶片出现失速延迟的现象,提高了叶片从风中获得能量的能力。     

扭旋叶片组合方式对静态混合器湍流传热性能的模拟分析

分别对一个截面上安有1～4个扭旋叶片的静态混合器的湍流传热性能进行模拟分析,并利用热量传递势容耗散评价四种组合方式下静态混合器的传热性能.研究结果表明,在相同的粘性耗散条件下,单叶片与双叶片组合的热量传递势容耗散量接近,四叶片组合的热量传递势容耗散量最低,三叶片组合在两者之间;四叶片组合的传热效率最高,三叶片组合次之,双叶片组合与单叶片接近.多叶片组合排列方式形成的多纵向涡明显改善了近壁区二次流速度场与温度场的协同性.     

三元叶轮叶片造型方法及压型模具数控加工技术

简介了运用非均匀有理B样条数学方法对三元叶轮的叶片建立叶片曲面数学模型的过程,及其叶片压型模具数控加工的刀位轨迹实用算法.     

Toolpath dependent chatter suppression in multi-axis milling of hollow fan blades with ball-end cutter

Aiming at the issue of toolpath dependent machining vibration in multi-axis milling of hollow fan blades, this paper presents an optimal selection method of cutting parameters based on single-line toolpath to suppress cutting chatter. Firstly, the impact of hollow structure on the blade structural modal was analyzed by using the modal analysis method. And the unstable regions of hollow blade surface have been predicted, which were prone to induce machining deformation and vibration. Secondly, the relationship between the hollow structure and the dynamic characteristics was revealed by analyzing the dynamic responses to the different cutting positions of blade surface. Thirdly, the optimization of cutting parameters based on single-line toolpath was proposed by establishing the 3D stability lobe diagram. Finally, the feasibility and effectiveness about the analysis of dynamic characteristics and the suppression method of cutting chatter were verified by a milling experiment of hollow blade.     

Investigations on the leaf surface ultrastructure in grapevine (Vitis vinifera L.) by scanning microscopy

Several Scanning microscopy techniques were used to investigate the leaf surface ultrastructure in the local “Razegui” grapevine cultivar (Vitis vinifera L.). Conventional scanning electron microscopy performed on glutaraldehyde‐fixed samples allowed observation of well‐preserved epidermal cells with an overlaying waxy layer. At a high magnification, the waxy layer exhibited crystalline projections in the form of horizontal and vertical platelets. Also, to avoid eventual ultrastructural alterations inherent in the use of solvents during sample preparation, fresh leaf blade samples were directly observed by environmental scanning electron microscopy. A classical image of convex living epidermal cells was observed. At 2400× magnification, epicuticular waxes exhibited a granular structure. However, high‐magnification images were not obtained with this device. The atomic force microscopy (AFM) performed on fresh leaf blade samples allowed observation of a textured surface and heterogeneous profiles attributed to epicuticular wax deposits. AFM topography images confirmed further, the presence of irregular crystalloid wax projections as multishaped platelets on the adaxial surface of grapevine leaf. SCANNING 31: 127–131, 2009. © 2009 Wiley Periodicals, Inc.