基于遗传算法的闭合NURBS曲线光顺及在叶片造型中的应用

针对闭合NURBS曲线在型值点不均匀情况下曲线不光顺问题,提出一种基于遗传算法的闭合NURBS曲线的光顺方法,解决了在插值NURBS曲线过程中出现的反曲率导致不光顺的问题。最后以涡轮叶片的叶身截面线为例,验证了光顺方法的有效性和实用性。     

叶片蒙皮曲面重构方法的研究

对叶片曲面重构进行了研究,应用了一种曲面重构的蒙皮方法,根据三维空间的一系列叶片测量点列,采用三个步骤重构出叶片NURBS曲面：首先利用B样条插值拟合的方法构造截面曲线,其次在各截面线之间建立特征对应关系,最后基于截面特征相容利用蒙皮技术重建特征曲面,可准确再现叶片造型特征,并达到极佳的品质效果.     

薄壁叶片加工变形误差补偿

为了减少薄壁叶片在加工过程中叶片变形引起的加工误差,提出了一种重构叶片模型补偿加工误差的方法。通过构建端铣刀切削力的数学模型,求解叶片在加工过程中切削力的大小,应用材料力学理论和有限元理论分析加工过程中叶片的变形量,根据镜像对称补偿方法,获取新的叶片截面数据云图。应用NURBS曲线理论,反求出数据云图的NURBS曲线数学模型,通过改变权因子、控制顶点等因素,对新建的叶片数据云图进行优化,求解叶片汽道的光滑截面曲线,实现叶片重构。通过模拟加工验证,原叶片模型的最大加工误差在84μm左右,重构的叶片模型加工误差小于10μm,为提高叶片加工精度奠定了技术基础。     

一种复杂曲面类增材制造零件分层截面生成算法

针对传统增材制造分层方法对复杂曲面类零件STL模型分层易造成部分层面轮廓线失真的问题,提出一种基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面轮廓生成算法。针对STL模型数据量大和分层速度慢的特点,采用了分组排序的求交算法进行分层,生成截面轮廓点云数据。以切平面与STL模型三角面片的交点作为NURBS曲线的型值点,设定型值点的权值,利用矩阵形式和切失边界条件确定了NURBS曲线的权因子,求解NURBS曲线的控制顶点,采用矩阵形式建立了各切片层的截面轮廓所对应的NURBS曲线方程,绘制了基于NURBS曲线的各层层面轮廓。采用基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面生成算法对燃气轮机中压缸动叶片和Ganesha模型进行了分层试验仿真和误差分析。进行了燃气轮机中压缸动叶片的打印试验,通过测量表明:采用本算法打印叶片的轮廓度偏差值符合要求,相比传统算法打印的叶片精度更高,从而验证了所提出的基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面生成算法的可行性和准确性。     

烟气轮机动叶片的参数化建模及加工仿真

运用NURBS曲线拟合算法将节点插入算法应用到动叶片截面型线造型中,采用UG软件中的NURBS样条曲线构造器功能在多个截面上准确绘制出动叶片的截面曲线造型,并利用NURBS曲面造型模块生成烟气轮机动叶片的实体模型。对零件结构特点进行工艺分析,运用UG的加工模块进行加工仿真,生成刀具轨迹并进行试验加工,为后续烟气轮机动叶片的数控加工提供依据。     

非均匀有理B样条曲线的多分辨光顺研究

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线节点分布不均匀和控制顶点任意个数的情况,基于小波技术的NURBS曲线光顺算法需要进一步完善。该文基于NURBS,着重研究了非均匀B样条小波的精确构造:通过NURBS基函数构建了重构矩阵的零空间求解方程,并针对非均匀B样条所构建的系数矩阵改善了零空间求解方法,实现了非均匀B样条小波的构造。从而实现了任意控制顶点的NURBS曲线多分辨光顺。文章最后通过对旗鱼脊线的光顺,验证了该算法的实用性和稳定性。     

基于中弧面的叶片模具型腔高质量重构方法研究

针对复杂空心涡轮叶片精密铸造中长期存在的涡轮叶片模具型腔网格模型的光顺重构问题,参照叶片设计方法,提出了基于模具中弧面的型腔光顺重构方法。基于反变形优化的网格模型,提取出网格模型各个截面的中弧线,重构得到光顺的中弧面模型。采用包络线法获得高质量的叶片模具型线,最终得到精确的、光顺的模具型腔。     

NURBS曲线在叶轮设计中的应用分析

介绍一种采用NURBS对叶轮叶片的关键截面和基迭线进行参数化表达的风力机叶片设计方法,先介绍了NURBS曲线设计叶片的优点、概述定义和数学模型,然后针对风机叶片的造型设计,讨论了用NURBS曲线生成方法,及三维模型设计方法,并最终完成了叶轮的三维模型建立与实体加工。该方法有效提高了风力机叶片设计的质量。     

可去除自交且具有可调节光顺的非均匀有理B样条等距曲线生成方法

针对CAD/CAM中非均匀有理B样条(NURBS)等距曲线经常产生自交的问题,提出一种新的NURBS等距曲线生成方法。基于带权重的控制点生成NURBS曲线,给出一种具有回溯可调节光顺的NURBS等距曲线生成方法。通过裁剪对等距曲线进行回溯,去除等距曲线中自交的线段,并对曲线的自交点处进行光顺处理。光顺处理的NURBS等距曲线在给定轮廓偏差下,可以根据实际需求实现过渡范围的可调节。在Qt的开发环境下对该方法进行了验证,取得了较好的效果。     

基于NURBS插补的整体叶轮数控加工

在对比分析NURBS曲线插补技术和传统数控机床采用的插补方法特点的基础上,说明了NURBS曲线插补技术在曲面加工方面的优越性.进而对整体叶轮的叶片采用非均匀有理B样条（NURBS）进行曲线、曲面拟合,对整体叶轮数控加工工艺进行了规划,实现了NURBS插补方式的整体叶轮数控加工。     

基于UG的NURBS曲线插补技术的应用研究

高速切削加工作为模具制造中重要的一项先进制造技术,NURBS曲线插补技术逐步得到应用。在UG中通过对连结分段、角度公差、拟合公差等参数的设置以及对UGCAM后处理器的修改,生成了NURBS曲线插补指令,从而驱动CNC机床实现了NURBS曲线插补的高速加工。     

基于MATLAB与UG的汽轮机叶片造型及数控编程研究

将测量的叶片截面数据经Matlab软件平滑处理,再将平滑处理后的数据导入UG,基于UG软件的强大建模功能和曲面编辑功能,采用NURBS方法建立汽轮机叶片的空间样条曲线,对叶片进行了几何造型;在CAD模型的基础上,进行了叶片的数控加工工艺流程规划,并用软件的CAM功能对叶片进行了数控加工仿真。     

基于中弧线的空心涡轮叶片壁厚计算方法研究

针对高精度复杂空心涡轮叶片壁厚测量问题,提出了一种基于中弧线的壁厚计算方法。通过对空心叶片CT切片数据的处理,建立了相应的点云数据测量模型,并与叶片CAD模型进行配准,实现了各截面数据点的提取与拟合,从而计算出了中弧线;在此基础上,运用UG二次开发平台求出了叶片各点的壁厚。实测结果表明:通过该方法能够精确计算复杂空心涡轮叶片的壁厚,提高空心叶片壁厚精度及其可靠性。     

基于逆向工程的发动机叶片实体建模关键技术研究

发动机叶片是航空发动的关键零件，计算机技术的发展和功能强大的三维造型软件的出现为超薄扭曲叶片的三维实体建模带来了极大的便利。本文在逆向工程设计思想的指导下，就航空发动机叶片特有的结构和技术要求，着重讨论了叶片实体建模中型面测量数据预处理、叶身型线与进排气边过渡圆弧切点的校正和叶身B样条自由曲面拟和等关键技术问题，并对叶片型面的光顺度和平滑度进行了校验，从而获得符合设计要求的叶片实体模型。     

Blade number effect for a ducted wind turbine

Ducted wind turbine with multiple blades installed was believed to have a good wind power energy conversion effect. However, little information was available on how to design a good ducted wind turbine. In this paper the effects of blade number on a ducted wind turbine performance is studied. Numerical studies using CFD method to simulate the wind turbine performance were adopted. The duct is a converging-diverging nozzle with the turbine blades located at the throat. A rated output of a 1-kW turbine is adopted as the baseline design. It was found that the blade geometry, stagger angle, and number of blades have different duct blockage effects, and do affect the turbine performance (specifically the power coefficient and torque coefficient, etc.). The fewer number of blades has higher through flow speed, while the larger number of blades provides larger torque. The best power coefficient lies in between the two extremes. The appropriate number of blades is important to match the generator performance curve for optimal overall performance and efficiency. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju Korea, October 16–19, 2007.     

基于遗传算法的风力机叶片优化

绍了遗传算法的基本知识并提出了风力机叶片优化设计模型,采用全局优化的方法,以叶片各截面年发电量最大为设计目标,叶片各截面处的弦长和扭角为优化变量,使用遗传算法进行了搜索寻优。以1.5 MW 风力机为例,利用 MATLAB 软件中已开发的优化程序设计并优化叶片,把用全局优化方法设计的叶片与 Glauert 方法所设计的叶片进行了比较,同时把所设计的叶片与已有叶片相比,结果表明其输出功率明显增加,从而说明了该方法的有效性。     

电话话筒盖曲面重构设计的方法研究

介绍基于NURBS曲面造型的电话话筒盖面反求设计方法。通过分析电话话筒盖面形状特征 ,提出采用等间距扫描采样方法进行数据采集 ,并将曲面简化成截面曲线模型 ,进行特征线NURBS曲线拟合 ,为NURBS曲面造型提供了合理化数据     

面向双刀加工的中长型叶片型面轨迹规划方法

针对中长型叶片加工出现的变形问题,基于切削力抵消的思想,提出叶片整体型面上的双刀纵切加工系统实现方案及轨迹规划方法。根据叶片型面特性和双刀对刀加工需求,建立双刀系统运动自由度分配方案;基于NURBS曲面的理论建立了叶片型面的参数化模型,建立牛鼻刀在空间姿态下加工复杂曲面的切削力计算的解析模型,在此基础上进行了双刀加工的轨迹规划。通过有限元计算对比单刀和双刀加工的变形。结果表明:优化后的路径在保证叶片整体表面质量的前提下能够有效地减小加工变形,整个叶片型面上的变形量平均减少了56.76%,为中长型叶片的高精双刀加工提供了一种实际解决思路。