一种涡轮气冷叶片叶身内型精确壁厚控制建模方法_2

文档序号:8905349阅读:来源:国知局
截面线对应的壁厚控制点Qsa的设计壁厚和叶身外型根截面线对应的壁厚控制点Qse的设计壁厚沿叶身截面高度线性插值得到;RS处的设计壁厚由叶身外型顶截面线对应的壁厚控制点Rsa的设计壁厚和叶身外型根截面线对应的壁厚控制点Rse的设计壁厚沿叶身截面高度线性插值得到;根据外型叶背曲线B上的四个壁厚控制点HU、PU、QU、RU对外型叶背曲线B进行离散插值,得到外型叶背曲线的基本型值点UJ,J = 1,2, 3,4..n,并依据四个壁厚控制点HU、PU、QU、RU处的设计壁厚插值得到外型叶背曲线B上所有基本型值点的设计壁厚;其中HU处的设计壁厚为DU 处的设计壁厚由叶身外型顶截面线对应的壁厚控制点Pua的设计壁厚和叶身外型根截面线对应的壁厚控制点Puig的设计壁厚沿叶身截面高度线性插值得到;QU处的设计壁厚由叶身外型顶截面线对应的壁厚控制点Qua的设计壁厚和叶身外型根截面线对应的壁厚控制点Que的设计壁厚沿叶身截面高度线性插值得到;RU处的设计壁厚由叶身外型顶截面线对应的壁厚控制点Rua的设计壁厚和叶身外型根截面线对应的壁厚控制点Rus的设计壁厚沿叶身截面高度线性插值得到;
[0023]步骤3.5:将外型叶盆曲线的基本型值点SI, I = 1,2, 3,4..n,沿外型叶盆曲线法线方向向内偏置对应壁厚距离,得到内型叶盆曲线的基本型值点S’ I,I = I, 2, 3,4..η;将外型叶背曲线的基本型值点UJ,J= 1,2,3,4..η,沿外型叶背曲线法线方向向内偏置对应壁厚距离,得到内型叶背曲线的基本型值点U’ J,J = I, 2,3,4..η ;
[0024]步骤3.6:在内型叶盆曲线的基本型值点S’ I中,I = 1,2,3,4..n,去除壁厚控制点PS对应的内型叶盆曲线基本型值点的前、后各一个内型叶盆曲线基本型值点,并用内型尾缘曲线靠近曲线A的一侧端点代替壁厚控制点HS对应的内型叶盆曲线基本型值点;在内型叶背曲线的基本型值点U’ J中,J = 1,2,3,4..n,去除壁厚控制点I3U对应的内型叶背曲线基本型值点的前、后各一个内型叶背曲线基本型值点,并用内型尾缘曲线靠近曲线B的一侧端点代替壁厚控制点HU对应的内型叶背曲线基本型值点;
[0025]步骤3.7:拟合经过步骤3.6处理后的内型叶盆曲线基本型值点和内型叶背曲线基本型值点,得到内型叶盆曲线和内型叶背曲线,其中内型叶盆曲线与内型尾缘曲线Gl连续,内型叶背曲线与内型尾缘曲线Gl连续;将内型叶盆曲线和内型叶背曲线的前缘侧倒圆,得到内型前缘曲线;内型前缘曲线、内型叶盆曲线、内型叶背曲线和内型尾缘曲线组成叶身内型截面线;
[0026]步骤4:利用步骤2得到的叶身内型顶截面线和叶身内型根截面线,以及步骤3得到的M-2个叶身内型中间截面线控制轮廓生成叶身内型实体。
[0027]有益效果
[0028]本发明的有益效果是,将控制点数目增加为8个,增强了厚度控制效果,采用先创建尾缘曲线,后创建叶盆、叶背曲线的方法,避免尾缘圆弧位置出现变动,实现尾缘曲线的精确快速定位。通过筛选插值点、局部加密型值点,实现叶身内型尾缘曲面轮廓的变化规律与叶身外型尾缘的变化规律一致,曲面光顺,叶身壁厚控制效果可以很好地满足壁厚设计要求,采用壁厚参数设计,设计参数方便修改,而且本方法对三维软件的平台没有限制,可以运用此方法在多种软件平台,具有良好的通用性。
【附图说明】
[0029]图1是叶身外型模型。
[0030]图2给出叶身内型尾缘曲线Cr。
[0031]图3是叶身内型尾缘壁厚控制点。
[0032]图4是壁厚控制点的位置示意图。
[0033]图5是插值点的厚度示意图。
[0034]图6是创建完成的所有叶身内型截面线J1-JM。
[0035]图7是创建完成的叶身内型型面。
【具体实施方式】
[0036]下面结合具体实施例描述本发明:
[0037]本实施例为某型叶片伸根段内型实体参数化建模过程,本例的CAD软件设计环境为UG NX7.5软件。
[0038]步骤1:通过三维软件导入叶身外型模型,获取叶身外型模型的M条截面线,如图1所示。
[0039]步骤2:根据以下步骤,分别获得叶身外型顶截面线对应的叶身内型顶截面线和叶身外型根截面线对应的叶身内型根截面线:
[0040]步骤2.1:将进入本步骤的叶身外型截面线划分为外型叶盆曲线a、外型叶背曲线b、外型前缘曲线c和外型尾缘曲线d ;如图2所示。
[0041]步骤2.2:在叶身内型设计模型中,叶身内型顶截面线中的内型叶背曲线与内型尾缘曲线交点处的壁厚,以及叶身内型根截面线中的内型叶背曲线与内型尾缘曲线交点处的壁厚是已知值。
[0042]所以本步骤中以叶身内型设计模型中内型叶背曲线与内型尾缘曲线交点处的壁厚Du为偏置距离,将外型叶背曲线向叶身实体内侧偏置,得到偏置曲线b';以叶身内型设计模型中内型叶盆曲线与内型尾缘曲线交点处的壁厚Dp为偏置距离,将外型叶盆曲线向叶身实体内侧偏置,得到偏置曲线a';并将偏置曲线a'、b'的尾缘侧倒圆,得到内型尾缘曲线Cr,如图2所示。
[0043]步骤2.3:以内型尾缘曲线靠近曲线a的一侧端点为起点,沿内型尾缘曲线半径方向向外作直线交曲线a于点Hs;以内型尾缘曲线靠近曲线b的一侧端点为起点,沿内型尾缘曲线半径方向向外作直线交曲线b于点Hu ;取点Hs、Hu、Ps、Pu、Qs、Qu、Rs、Ru共8个点为壁厚控制点,如图3所示。其中Ps为叶身外型叶盆叶背曲线最大内切圆与外型叶盆曲线a的切点,Pu为叶身外型叶盆叶背曲线最大内切圆与外型叶背曲线b的切点,Qs为外型叶盆曲线a上处于Hs与Ps之间的任一点,Qu为外型叶背曲线b上处于Hu与Pu之间的任一点,Rs为外型叶盆曲线a与外型前缘曲线的交点,Ru为外型叶背曲线b与外型前缘曲线的交点。
[0044]步骤2.4:根据外型叶盆曲线a上的四个壁厚控制点Hs、Ps、Qs、Rs对外型叶盆曲线a进行离散插值,得到外型叶盆曲线的基本型值点Si,i = 1,2,3,4..η。基本型值点中包括四个壁厚控制点Hs、Ps, Qs, Rs。这里采用的离散插值为等弧长插值,具体是先确定基本型值点总数n,再根据相邻壁厚控制点之间的叶盆弧长占叶片总弧长的比例来确定相邻壁厚控制点之间的基本型值点数。
[0045]再依据四个壁厚控制点Hs、Ps、Qs、Rs处的设计壁厚插值得到外型叶盆曲线a上所有基本型值点的设计壁厚。对于叶身内型顶截面线和叶身内型根截面线,四个壁厚控制点HS、PS、QS、RS处的设计壁厚作为设计值是已知的,所以这里在相邻壁厚控制点之间采用线性插值得到相邻壁厚控制点之间的基本型值点设计壁厚,即例如相邻壁厚控制点的设计壁厚为hi和h2,该相邻壁厚控制点之间有NI个基本型值点,那么这NI个基本型值点的设计壁厚由hi到h2的等差过渡得到。
[0046]同样的,根据外型叶背曲线b上的四个壁厚控制点HU、PU、QU、RU对外型叶背曲线b进行等弧长离散插值,得到外型叶背曲线的基本型值点Uj,j = 1,2,3,4..n,并依据四个壁厚控制点Hu、Pu、Qu、Ru处的设计壁厚插值得到外型叶背曲线b上所有基本型值点的设计壁厚。
[0047]步骤2.5:将外型叶盆曲线的基本型值点Si,i = 1,2,3,4..n,沿外型叶盆曲线法线方向向内偏置对应壁厚距离,得到内型叶盆曲线的基本型值点S’ i,i = I, 2, 3,4..η;将外型叶背曲线的基本型值点Uj,j = 1,2,3,4..n,沿外型叶背曲线法线方向向内偏置对应壁厚距离,得到内型叶背曲线的基本型值点U’ j,j = 1,2, 3,4..η。
[0048]步骤2.6:在内型叶盆曲线的基本型值点S’ i中,i = 1,2,3,4..n,去除壁厚控制点Ps对应的内型叶盆曲线基本型值点的前、后各一个内型叶盆曲线基本型值点,并用内型尾缘曲线靠近曲线a的一侧端点代替壁厚控制点Hs对应的内型叶盆曲线基本型值点;在内型叶背曲线的基本型值点U’ j中,j = 1,2, 3,4..n,去除壁厚控制点Pu对应的内型叶背曲线基本型值点的前、后各一个内型叶背曲线基本型值点,并用内型尾缘曲线靠近曲线b的一侧端点代替壁厚控制点Hu对应的内型叶背曲线基本型值点。这一步骤的目的是为了得到更加准确的内型基本型值点。
[0049]步骤2.7:拟合经过步骤2.6处理后的内型叶盆曲线基本型值点和内型叶背曲线基本型值点,得到内型叶盆曲线和内型叶背曲线,其中内型叶盆曲线与内型尾缘曲线Gl连续,内型叶背曲线与内型尾缘曲线Gl连续;将内型叶盆曲线和内型叶背曲线的前缘侧倒圆,得到内型前缘曲线;内型前缘曲线、内型叶盆曲线、内型叶背曲线和内型尾缘曲线组成叶身内型截面线。
[0050]通过上述步骤2,得到了叶身内型顶截面线和叶身内型根截面线。由于在叶身设计模型中,叶身内型顶截面线和叶身内型根截面线之外的叶身内型中间截面线的设计参数是未知的,
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