CN104376162B - 叶片建模方法 - Google Patents

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刘扬
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Abstract

本发明提供了一种叶片建模方法，包括：S10：通过叶片气动设计得到构成叶片的多个截面的外形轮廓的坐标点；S20：将每个截面的外形轮廓的坐标点构建为封闭的样条曲线；S30：将多个样条曲线构建为叶片的叶身样条曲面(30)；S40：将多个截面中位于两端的截面的样条曲线构建为两个叶端样条曲面；S50：将两个叶端样条曲面对叶身样条曲面(30)进行缝合运算得到叶片实体模型。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中叶片建模效率低下的问题。

Description

叶片建模方法
技术领域
本发明涉及叶片技术领域，具体而言，涉及一种叶片建模方法。
背景技术
现代航空发动机风扇叶片、轴流压气机叶片、离心叶片、涡轮叶片在设计过程中均需进行实体造型，以供强度分析、结构优化设计之用，除此之外还可供装配分析及数控加工之用。由于叶片为很复杂的曲面造型，以往的叶片建模方式必须依赖于人工操作，反复修改方能保证建模的准确性，建模效率低下。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种叶片建模方法，以解决现有技术中叶片建模效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种叶片建模方法，包括：S10：通过叶片气动设计得到构成叶片的多个截面的外形轮廓的坐标点；S20：将每个截面的外形轮廓的坐标点构建为封闭的样条曲线；S30：将多个样条曲线构建为叶片的叶身样条曲面；S40：将多个截面中位于两端的截面的样条曲线构建为两个叶端样条曲面；S50：将两个叶端样条曲面对叶身样条曲面进行缝合运算得到叶片实体模型。
进一步地，两个叶端样条曲面包括叶尖样条曲面和叶根样条曲面，通过叶尖样条曲面和叶根样条曲面对叶身样条曲面进行缝合运算得到叶片实体模型。
进一步地，样条曲线包括叶盆样条曲线和叶背样条曲线，叶盆样条曲线和叶背样条曲线相连构成样条曲线。
进一步地，坐标点构建样条曲线的阶数取4或5。
进一步地，叶端样条曲面沿叶片的厚度方向的阶数取1或2。
进一步地，叶端样条曲面沿叶片的宽度方向的阶数取2或3。
进一步地，叶身样条曲面沿叶片的宽度方向和叶片的高度方向的阶数取2或3。
进一步地，叶片建模方法还包括：S60：叶片实体模型以STEP标准的格式输出。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的叶片建模方法的实施例的构成叶片的各个截面的结构示意图；
图2示出了图1的一个截面的结构示意图；
图3示出了根据本发明的叶片建模方法的实施例得到的叶片实体模型的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、叶尖样条曲面；11、叶盆样条曲线；12、叶背样条曲线；13、分割线；20、叶根样条曲面；30、叶身样条曲面。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本实施例的一种叶片建模方法，包括：S10：通过叶片气动设计得到构成叶片的多个截面的外形轮廓的坐标点；S20：将每个截面的外形轮廓的坐标点构建为封闭的样条曲线；S30：将多个样条曲线构建为叶片的叶身样条曲面30；S40：将多个截面中位于两端的截面的样条曲线构建为两个叶端样条曲面；S50：将两个叶端样条曲面对叶身样条曲面30进行缝合运算得到叶片实体模型。
应用本实施例的技术方案，先利用叶片气动设计得到构成叶片多个截面的外形轮廓的坐标点，再将各截面的坐标点构建为封闭的样条曲线，样条曲线组成了叶片实体模型每一个截面的外形轮廓曲线。再将多个样条曲线构建为叶片的叶身样条曲面30，这样叶片实体模型叶身部位的外形曲面。之后，将两端截面的样条曲线构建为个叶端样条曲面。最后将两个叶端样条曲面对叶身样条曲面30进行缝合运算得到叶片实体模型。经过这样的方法构建出的叶片实体模型，是在符合叶片气动设计的基础上得到的，从一开始得到的叶片实体模型的各个局部就是符合叶片气动设计的。因此，就避免了传统人工操作叶片建模需要反复修改方能保证建模的叶片气动设计的问题，提高了叶片建模效率。
在本实施例的技术方案中，构成叶片的截面的数目和构成每个截面的坐标点的数目根据叶片气动设计中叶片的制造精度而决定。如图1和图2所示，在本实施例中，构成叶片的截面的数目为21个，构成每个截面的坐标点的数目为42个。以Ni表示构成叶片的截面的数目，则i在1至21的范围内，N1和N21就表示两端的截面。以(Xi.j，Yi.j，Ji.j)表示每一层截面的坐标点，i表示对应截面的编号，j表示对应的坐标点，j在1至42的范围内。
如图1所示，在本实施例中，两个叶端样条曲面包括叶尖样条曲面10和叶根样条曲面20，通过叶尖样条曲面10和叶根样条曲面20对叶身样条曲面30进行缝合运算得到叶片实体模型。这样就逼真的构建出的叶片实体模型。
如图1所示，在本实施例中，样条曲线包括叶盆样条曲线11和叶背样条曲线12，叶盆样条曲线11和叶背样条曲线12相连构成样条曲线。通常情况下，相对于叶片实体模型内凹的为叶盆样条曲线11，相对于叶片实体模型外凸的为叶背样条曲线12。这样，便于确定叶片实体模型的使用状态，保证装配的准确性。在本实施例中，叶盆样条曲线11包括21个坐标点，叶背样条曲线12包括21个坐标点，为了便于区分叶盆样条曲线11和叶背样条曲线12，在叶盆样条曲线11和叶背样条曲线12之间加以分割线13以区分。
在本实施例中，坐标点构建样条曲线的阶数取4或5。这样，构建出的样条曲线更加平滑细致，可以较好地反映出叶片实体模型的流线造型。
在本实施例中，叶端样条曲面沿叶片的厚度方向的阶数取1或2。阶数取1或2即可以减小对于编程和运算的要求，也可以满足截面样条曲面的构建精度。
由于叶片在宽度方向的空间体积较大，叶端样条曲面沿叶片的宽度方向的阶数取2或3。这样，可以使得叶片实体模型在叶片宽度方向的曲面的精度更高。
同理，叶片在高度方向的体积较大，叶身样条曲面30沿叶片的宽度方向和叶片的高度方向的阶数取2或3。这样，可以细致的构建出叶身样条曲面30。
总的来说，阶数越高，构建成的叶片实体模型的精度就越高；阶数越低，编程公式就越简单，运算时也相对较快。
为了使得本实施例叶片建模方法所得出的叶片实体模型可以方便的适用于其他的分析软件。叶片建模方法还包括：S60：叶片实体模型后以STEP标准的格式输出。这样，可以满足大多数强度分析软件、优化设计软件以及模型装配软件对于叶片实体模型制式的要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种叶片建模方法，其特征在于，包括：
S10：通过叶片气动设计得到构成叶片的多个截面的外形轮廓的坐标点，构成所述叶片的截面的数目和构成每个截面的坐标点的数目根据叶片气动设计中叶片的制造精度决定，其中，以Ni表示构成所述叶片的截面的数目，以(Xi.j，Yi.j，Ji.j)表示每一层截面的坐标点，i表示对应截面的编号，j表示对应的坐标点；
S20：将每个所述截面的外形轮廓的坐标点构建为封闭的样条曲线，所述样条曲线包括叶盆样条曲线(11)和叶背样条曲线(12)，所述叶盆样条曲线(11)和所述叶背样条曲线(12)相连构成所述样条曲线，在所述叶盆样条曲线(11)和所述叶背样条曲线(12)之间加以分割线(13)以区分；
S30：将多个所述样条曲线构建为所述叶片的叶身样条曲面(30)；
S40：将多个所述截面中位于两端的所述截面的所述样条曲线构建为两个叶端样条曲面；
S50：将两个所述叶端样条曲面对所述叶身样条曲面(30)进行缝合运算得到叶片实体模型；
所述坐标点构建所述样条曲线的阶数取4或5；
所述叶端样条曲面沿所述叶片的厚度方向的阶数取1或2；
所述叶端样条曲面沿所述叶片的宽度方向的阶数取2或3；
所述叶身样条曲面(30)沿所述叶片的宽度方向和所述叶片的高度方向的阶数取2或3。
2.根据权利要求1所述的叶片建模方法，其特征在于，两个所述叶端样条曲面包括叶尖样条曲面(10)和叶根样条曲面(20)，通过所述叶尖样条曲面(10)和所述叶根样条曲面(20)对所述叶身样条曲面(30)进行缝合运算得到所述叶片实体模型。
3.根据权利要求1所述的叶片建模方法，其特征在于，所述叶片建模方法还包括：S60：所述叶片实体模型以STEP标准的格式输出。
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