叶轮参数建模系统

针对离心叶轮建模的难点,探讨了基于SolidWorks环境下离心叶轮的三维设计方法与参数化设计的原理,给出了SolidWorks构造曲线曲面的数学模型。通过VB、MicrosoftAccess对Solid-Works进行二次开发实现了离心叶轮自动建模。对离心泵叶片的空间扭曲问题提出了有效的解决方法,提高了建模效率和设计精度。     

一种基于Matlab的离心压缩机叶轮快速成型方法

为了缩短设计周期,实现离心压缩机叶轮的快速成型,以某离心压缩机的参数设计为例,基于Matlab编程实现传统单流道法和保角变换法对离心压缩机叶片进行轴面投影图、三维骨线图的绘制并得到三维骨线坐标。最后将三维数据导入到Pro/E中,生成三维离心叶轮。整个设计过程采用计算机辅助设计,减少了人工误差并提高了设计效率,便捷地做到参数可调与人机操作,设计思路和方法将为叶轮机械快速成型方法的研究提供参考。     

液力变矩器叶栅系统的三维建模

液力变矩器要求具有良好的动力性和经济性,叶栅系统的设计是液力变矩器设计的关键,直接影响液力变矩器的性能。探讨了液力变矩器叶片三维建模方法,提出了建模方法的基本设计流程。以投影于多圆柱面的等角射影原理为基础,建立了液力变矩器叶栅系统的数学模型。通过求解流线上各分点的坐标,确定叶片在剖分面上的形状,利用直纹面将其连接,从而直接生成叶片形状。这种模型为液力变矩器叶栅系统的设计制造提供了方便,可用于三维流场的数值分析和叶片的快速成型。     

[刀具及切削工艺]一种基于几何调控的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建方法

针对航空发动机压气机辊轧叶片前后缘溢料端数控加工问题，提出了一种基于设计曲面几何调控的前后缘加工曲面自适应重建方法。根据自由变形理论以及曲面能量控制原理，建立了具有变形约束能力的自由曲面几何调控模型；利用该模型建立了基于遗传算法求解的辊轧叶片前后缘加工曲面自适应重建策略。该策略通过微量调整叶片设计曲面几何形状，使其在逼近叶身型面测量数据的同时尽可能维持初始几何形状，最终实现了辊轧叶片前后缘加工曲面的自适应重建。实例验证结果表明：利用该方法获得的辊轧叶片前后缘加工曲面可以在保证叶片形状精度的同时实现其与实际叶身的圆滑转接。     

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。     

网格曲面上测地B样条曲线交互操作与重用

针对现有曲面上自由曲线设计重用方法的不足,提出一种流形网格曲面上曲线几何变换方法,达到曲线重用与再设计的目的。网格曲面上的曲线用测地B样条表示,具有与欧氏空间中传统B样条相一致的明确数学模型;引入对数映射理论将给定的源曲线控制顶点映射到切空间,获得它们的法坐标,按照曲线迁移前后控制顶点法坐标保持不变的原则,建立曲线迁移前后控制顶点的对应关系,实现类似于欧氏空间中的平移、旋转和缩放等几何变换。以网格曲面上离散对数映射理论为基础,将欧氏空间中的对称定义拓展到曲面空间,提出曲面上曲线的广义镜像概念并给出具体的算法实现。法坐标很好地保持了控制顶点之间的测地距离和相对位置关系,因而也保证了曲线迁移重用过程中的形状保持性。试验结果表明,所介绍方法健壮、有效,能满足曲面上曲线的交互设计要求。     

离心压缩机再制造叶轮结构特征三维建模方法及应用

再制造叶轮是再制造离心压缩机的核心功能部件,具有结构特殊、转速高、载荷复杂等特点。其特征三维建模是后续有限元分析、服役载荷求解、再服役安全验证、再制造工艺优化等问题求解的基础和载体,但目前叶轮原有三维模型常常缺失或者已有三维模型无法反映叶轮再制造特征,不能直接用于再制造叶轮的仿真分析。针对该问题基于结构特征测量点和NURBS曲线曲面理论提出离心压缩机再制造叶轮结构特征重构方法。应用研究中,采用该方法建立某型号离心压缩机再制造叶轮三维模型,并对其进行几何质量分析。分析表明:重构的再制造叶轮误差小(1×10-4 mm),且光顺性好,所建再制造叶轮三维模型与叶轮实物几何特征、再制造修复工艺相符合。研究结果可为再制造叶轮的二次服役载荷求解、再制造工艺残余应力分析、再服役寿命预估等方面提供基础信息。     

基于草绘的网格曲面拉伸变形算法

为提高产品概念设计中三维模型重构的效率,设计了一种基于草绘技术的网格曲面拉伸变形方法。以多模式交互方式选择拉伸区域,系统自适应调整拉伸区域网格模型拓扑结构;利用投影方法将自由形式或非自由形式二维拉伸轨迹曲线转化为空间三维曲线;将拉伸区域边界曲线进行扫掠处理,进而对已形成的相邻扫掠曲线进行连接,最终形成拉伸网格曲面模型。通过在自主开发的软件平台上进行多种工业模型拉伸变形测试,验证了该算法的有效性和工程可行性。     

叶片空间型面造型对离心泵性能的影响研究

为了研究叶片空间型面造型对离心泵外特性、内部流场的影响,以一台普通离心泵为研究模型,利用Cfturbo软件设计了两种相同设计参数,不同叶片型面造型的叶轮模型,采用标准k-ε湍流模型对两种模型叶轮离心泵内部流场进行单相定常数值模拟,并采用RNGk-ε湍流模型对两种叶轮模型离心泵空化性能进行数值模拟,得到内部流场特征、水力性能。并通过离心泵性能试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:设计工况下,自由曲面叶片叶轮离心泵的扬程比倾斜直纹面叶片叶轮离心泵高0.45 m,NPSHR相同;通过优化倾斜直纹面叶片叶轮完全可以代替自由曲面叶片叶轮,降低企业的生产成本。     

离心式压缩机叶轮参数化三维建模方法及实现

提出了一种离心压缩机叶轮参数化三维建模的方法,实现叶轮复杂形状的快速建模。针对该方法,利用MATLAB代码进行了实现,证明了该方法可大大提高模型的质量及建模效率,明显缩短设计开发周期,且为进行高效率的结构分析及高精度的流场计算(CFD)提供了一种新的途径。     

基于Solidworks轴流泵叶轮叶片的三维建模方法

轴流泵叶轮叶片是一种特殊的曲面零件,这种零件的几何造型是三维建模中的重点和难点。基于Solidworks的三维建模功能,研究了轴流泵叶轮叶片的三维建模方法,并以具体实例实现了轴流泵叶轮叶片的三维模型。     

低比转速离心泵叶轮造型及有限元网格划分一体化分析

在作图法的基础上，整理了完整的低比转速离心泵叶轮的计算机建模方法，根据叶轮几何形状及建模方法的特点采用节点连接和几何变换相结合的方法，发展了一种有效的离心泵叶轮三维有限元网格自动生成的算法，编制了界面友好的三维网格自动生成程序。使用该程序只需输入叶轮基本几何参数，即可得到泵叶轮三维有限元分析网格，为进，行实际叶轮的造型与有限元网格划分一体化设计奠定了基础。     

基于CATIA的叶片曲面造型技术研究

本文针对鼓风机直纹面形式的叶轮叶片曲面,采用三次准均匀B样条方法,对叶片中性面上的轴盘曲线和盖盘曲线两组离散数据点进行插值曲线反算,进而建立了叶片曲面和叶片中性面,并以现代技术为手段给出叶轮曲面的建模方法。研究表明将曲线曲面理论分析和几何仿真相结合,是构造叶片曲面的有效途径。     

应用Bladegen的离心叶轮三维建模新方法

由于离心叶轮外形的复杂性,用传统的三维造型软件直接建模步骤非常繁琐,处理数量庞大的坐标点更是费时费力。通过对叶轮造型方法进行研究,提出了一种基于Bladegen的离心叶轮造型方法,避免了数据调入和数据处理的繁琐,根据计算得到的几何尺寸运用Bladegen生成叶片型线,再将生成的叶型数据文件导入Pro/E进行实体造型。将Bladegen运用到叶轮造型中可以快速生成满足相关条件的叶轮,同时以数据文件作为两个软件之间的桥梁方便了模型的修改,缩短了叶轮设计周期,节约了成本。     

离心压缩机三元叶轮形状优化设计

在三维参数化建模的基础上,对某离心三元叶轮进口叶片的前缘进行了形状优化设计,在叶轮质量和变形满足要求的条件下,得到了叶轮进口叶片前缘的最优结构尺寸参数.降低了叶轮最大应力并改善了应力分布状态,为离心压缩机三元叶轮设计提供了重要的依据.     

基于边界曲线的细分曲面控制网格的生成研究

构造细分曲面的初始控制网格是利用细分曲面技术进行自由曲面造型过程中的一个重要问题。该文提出一种基于边界曲线的初始控制网格构造方法,其中包括曲线的离散化、基曲面边界回路识别以及回路内控制网格的生成等过程,以实现任意拓扑结构边界曲线的控制网格的生成。该方法在多种不同的曲线模型上进行了测试,简化了曲面造型的网格生成过程,可有效提高自由曲面的设计效率。     

基于CAD-CREO的离心泵叶轮三维造型新方法

鉴于高比转速离心泵叶轮扭曲的叶片曲面给其三维造型带来的困难,本文结合CAD强大的二维绘图能力与CREO强大的曲面造型功能,能高效、准确地实现离心泵叶轮三维造型。以叶轮水力图为基础,在CAD软件中,参考叶片工作面与背面坐标数值分别绘制叶片轴面截线,并对数据有误的个别点进行调改,以保证轴面截线的光滑性;将CAD截线导入至CREO软件中便可精准、快速完成叶轮三维造型。为了实现三维造型的精准性,需将叶片曲面前盖板、后盖板、出口边分别延伸2～3 mm,再采用合并曲面的方法对叶片前盖板、后盖板及出水边进行修型,进而绘制精准的叶片空间曲面,有效解决了在CREO软件中利用水力图上点的坐标数据直接生成叶轮叶片截线而导致的曲面凹凸不平、绘图速度低效的问题。且在CREO软件中,能够通过导入、替换CAD轴面截线更加快速地实现一个新的叶轮整体造型,为叶轮内部流动、受力载荷数值模拟以及模具数控加工带来了极大方便。     

基于Imageware和UG的蜗轮逆向工程曲面重构方法研究

对曲面重构的方法进行研究,实现单件蜗轮三维模型的快速重构。采用非接触式三维扫描仪获得点云数据,使用逆向工程软件Imageware对点云数据进行预处理和曲面重构,主要讨论曲线重构曲面和点云直接拟合曲面的两种方法,并对两种方法得到的曲面进行拟合精度和光顺性的对比分析,在UG中完成蜗轮三维模型的基准坐标系对齐和后续实体的建模操作。结果显示,曲线重构曲面的方法更能满足蜗轮齿面的精度和光顺性要求。采用这种方法可以快速实现蜗轮三维模型的精准重构,为蜗轮单件、小批量的快速再制造提供了CAD模型。     

产品仿真分析中曲面不均匀分布载荷施加方法

针对复杂零件有限元分析中,曲面不均匀分布载荷难以施加等问题,提出基于特征函数分布的曲面有限元加载方法。给出载荷特征函数的基本概念,基于载荷特征函数分别对自由曲面以及圆柱面不均匀分布载荷的加载进行研究。将曲面离散为小单元的网格面,根据载荷分布特征函数与曲面的形状,计算出曲面上各网格或者节点所受的载荷,自动将载荷离散并映射到需要加载的曲面上。该方法对叶轮叶片表面不均匀分布载荷的加载等进行应用验证,验证结果表明该方法是稳定可靠的,可快速实现自由曲面与圆柱面不均匀分布载荷的施加,有效地解决复杂零件有限元处理中不均匀面载荷的加载问题。     

基于NURBS直纹面拟合敏感点的空间凸轮侧铣刀轨算法优化

基于NURBS直纹面拟合敏感点的空间凸轮侧铣刀轨算法优化原理,提出了拟合误差敏感点的选择方法,根据NURBS曲面重构的原理,将曲面曲率最值点和拟合误差最大点定义为理论加工刀轨曲面误差敏感点。利用曲率敏感点,在理论非等径刀轨曲面规划离散网格,得到初始数据点。通过最小二乘优化方法重构NURBS刀轨直纹面,再根据误差敏感点定义的等参数曲线来调整刀轨直纹面形状。构建了理论加工误差模型,并通过实例的仿真计算和数值模拟说明了该算法的有效性。