CN113701985B - 一种风洞收缩段肋板曲面测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种风洞收缩段肋板曲面测量方法，其包括：S1，绘制出收缩段整体肋板的分布及外形；S2，以肋板中心轴线为基准轴，对左右对称的肋板过其中心进行剖切，将每一组肋板进行正视投视至二维平面，绘制出每一组肋板的外形尺寸以及内侧型面曲线；S3，整理所有肋板的第一侧面曲线和第二侧面曲线，分别建立所有肋板统一的坐标系；S4，沿收缩段中心轴线任取一点n1，过n1分别在肋板的第一侧面、第二侧面的坐标系中做垂线，分别交于肋板曲线a1和b1，再依次测量曲线a1、曲线b1分别到n1的距离的理论值；S5，采用高精度红外测距仪以收缩段中心轴线为基准测量得到实测值，将实测值与理论值进行对比得出偏差值。该方法操作简单，测量精准，且工作效率高。

Description

一种风洞收缩段肋板曲面测量方法

技术领域

本申请涉及风洞领域，尤其涉及一种风洞收缩段肋板曲面测量方法。

背景技术

收缩段是风洞的重要部段，主要由承压外壳、纵环形肋板、法兰、内型面板等组成。收缩段的作用是使气流加速到所需要的流速同时保证气流的稳定性，因此收缩段型面曲线的形状对试验段流场品质有很大的影响，内型面的精度决定试验段气流的均匀性。在制作过程中内型面的精度主要是依靠肋板曲线的精度来保证，所以肋板曲线的精度的测量方法是保证最终收缩段精度的关键环节。

然而，传统的制作方法中多采用大型样板进行比对，该种方法测量效率低，且测量数据不精确。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种风洞收缩段肋板曲面测量方法，旨在改善现有的风洞收缩段的内型面的精度测量不准的问题。

本申请的技术方案是：

一种风洞收缩段肋板曲面测量方法，包括以下步骤：

S1，根据设计图纸给定的收缩段的法兰板、多个纵向肋板以及多个环形肋板的曲面坐标点进行三维建模，绘制出整体由所述纵向肋板、所述环形肋板以及所述法兰板所构成的三维收缩曲面状结构；多个所述纵向肋板均为向心以所述三维收缩曲面状结构的中心轴线进行对称分布；

S2，以所述三维收缩曲面状结构的中心轴线为基准轴，对相对于所述基准轴的相对称的任意两个所述纵向肋板过其中心进行剖切，将每一组所述纵向肋板进行正视投视至二维平面，绘制出每一组所述纵向肋板的外形尺寸以及内侧型面曲线；

S3，整理所有所述纵向肋板在厚度方向上相对的第一侧面曲线和第二侧面曲线，分别一一建立所有所述纵向肋板统一的坐标系；所述坐标系中以O为所述纵向肋板的内侧型面中心起始原点，以X轴为所述三维收缩曲面状结构的中心轴线，以Y轴为所述三维收缩曲面状结构中心轴线到所述纵向肋板的第一侧面曲线或第二侧面曲线的距离；

S4，测量所述纵向肋板的精度，即沿所述中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在所述纵向肋板的所述第一侧面曲线的坐标系中做垂线，交于所述第一侧面曲线上的点a1，测量所述第一侧面曲线上的点a1到n1的距离，即为所述中心轴线到所述第一侧面曲线的第一理论尺寸值；沿所述中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在所述第二侧面曲线的坐标系中做垂线，交于所述第二侧面曲线上的点b1，测量所述第二侧面曲线上的点b1到n1的距离，即为所述中心轴线到所述第二侧面曲线的第二理论尺寸值；

S5，以所述中心轴线为基准，采用高精度红外测距仪进行测量，得到所述中心轴线分别到所述纵向肋板的第一侧面曲线的第一实测值、第二侧面曲线的第二实测值；将相对应地所述第一实测值与所述第一理论尺寸值进行对比即可得出第一偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第一误差值；将相对应地所述第二实测值与所述第二理论尺寸值进行对比即可得出第二偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第二误差值。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S1中，多个所述纵向肋板均围绕所述三维收缩曲面状结构的中心轴线进行周向间隔且等角度的均匀分布。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S1中，多个所述环形肋板依次沿每个所述纵向肋板的长度方向平行间隔设置，且每个环形肋板均与所有的所述纵向肋板相交。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S1中，所述三维收缩曲面状结构的入口为圆形、出口为方形，所述环形肋板的直径由所述三维收缩曲面状结构的入口向出口方向逐渐减小。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S3中，每个所述纵向肋板沿厚度方向均具有两个相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面曲线为由所述中心轴线到所述第一侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线，所述第二侧面曲线为由所述中心轴线到所述第二侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S5中，根据所述第一理论尺寸值，以所述中心轴线为基准沿所述第一侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在所述纵向肋板的第一侧面上找到多个其他的所述第一理论尺寸值点，将多个所述第一理论尺寸值点依次连接成第一理论值线；根据所述第一误差值进行处理，即若所述第一误差值大于5mm，则先采用割枪对所述第一理论值线进行修整，再采用抛光机对所述第一理论值线进行精修；若所述第一误差值为1-4mm，则对对所述第一理论值线进行抛光机处理。

作为本申请的一种技术方案，在步骤S5中，根据所述第二理论尺寸值，以所述中心轴线为基准沿所述第二侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在所述纵向肋板的第二侧面上找到多个其他的所述第二理论尺寸值点；将多个所述第二理论尺寸值点依次连接成第二理论值线，根据所述第二误差值进行处理，即若所述第二误差值大于5mm，则先采用割枪对所述第二理论值线进行修整，再采用抛光机对所述第二理论值线进行精修；若所述第二误差值为1-4mm，则对对所述第二理论值线进行抛光机处理。

本申请的有益效果：

本申请的风洞收缩段肋板曲面测量方法中，通过三维建模整体完成收缩段肋板的成型，以中心轴线为基准对每一组纵向肋板进行剖切及正视投视得出二维平面图，选择同一基准轴线对各规格的纵向肋板进行汇总，沿x轴方向任意偏移距离，在二维平面图测量与曲线交点的理论值，根据理论值采用高精度红外测距仪测量实际值进行对比即可得出相应误差值。本申请采用的方法简便，操作便捷，生产效率高，具有广泛推广的意义。并且，该方法所需工机具简单，操作方便，效率高，有效的解决了传统工艺采用大型样板比对效率低及精度差的难题，提高了测量精度及工作效率，且在实际生产过程使用效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构结构示意图；

图2为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构第一角度结构示意图；

图3为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构第一角度结构示意图；

图4为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构第一角度结构示意图；

图5为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中0°位置处的纵向肋板结构示意图；

图6为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中18°位置处的纵向肋板结构示意图；

图7为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中36°位置处的纵向肋板结构示意图；

图8为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中54°位置处的纵向肋板结构示意图；

图9为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中72°位置处的纵向肋板结构示意图；

图10为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中90°位置处的纵向肋板结构示意图；

图11为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中18°位置处的纵向肋板的第一侧面曲线示意图；

图12为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中18°位置处的纵向肋板的第二侧面曲线示意图；

图13为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中36°位置处的纵向肋板的第一侧面曲线示意图；

图14为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中36°位置处的纵向肋板的第二侧面曲线示意图；

图15为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中54°位置处的纵向肋板的第一侧面曲线示意图；

图16为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中54°位置处的纵向肋板的第二侧面曲线示意图；

图17为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中72°位置处的纵向肋板的第一侧面曲线示意图；

图18为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中72°位置处的纵向肋板的第二侧面曲线示意图；

图19为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中18°位置处的纵向肋板的第一侧面曲线的放大示意图；

图20为本申请实施例提供的三维收缩曲面状结构中18°位置处的纵向肋板的第二侧面曲线的放大示意图。

图标：1-三维收缩曲面状结构；2-法兰板；3-纵向肋板；4-环形肋板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2至图20，本申请提供一种风洞收缩段肋板曲面测量方法，包括以下步骤：

S1，根据设计图纸给定的收缩段的法兰板2、多个纵向肋板3以及多个环形肋板4的曲面坐标点进行三维建模，绘制出整体由纵向肋板3、环形肋板4以及法兰板2所构成的三维收缩曲面状结构1；多个纵向肋板3均为向心以三维收缩曲面状结构1的中心轴线进行对称分布；

S2，以三维收缩曲面状结构1的中心轴线为基准轴，对相对于基准轴的相对称的任意两个纵向肋板3过其中心进行剖切，将每一组纵向肋板3进行正视投视至二维平面，绘制出每一组纵向肋板3的外形尺寸以及内侧型面曲线；

S3，整理所有纵向肋板3在厚度方向上相对的第一侧面曲线和第二侧面曲线，分别一一建立所有纵向肋板3统一的坐标系；坐标系中以O为纵向肋板3的内侧型面中心起始原点，以X轴为三维收缩曲面状结构1的中心轴线，以Y轴为三维收缩曲面状结构1中心轴线到纵向肋板3的第一侧面曲线或第二侧面曲线的距离；

S4，测量纵向肋板3的精度，即沿中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在纵向肋板3的第一侧面曲线的坐标系中做垂线，交于第一侧面曲线上的点a1，测量第一侧面曲线上的点a1到n1的距离，即为中心轴线到第一侧面曲线的第一理论尺寸值；沿中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在第二侧面曲线的坐标系中做垂线，交于第二侧面曲线上的点b1，测量第二侧面曲线上的点b1到n1的距离，即为中心轴线到第二侧面曲线的第二理论尺寸值；

S5，以中心轴线为基准，采用高精度红外测距仪进行测量，得到中心轴线分别到纵向肋板3的第一侧面曲线的第一实测值、第二侧面曲线的第二实测值；将相对应地第一实测值与第一理论尺寸值进行对比即可得出第一偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第一误差值；将相对应地第二实测值与第二理论尺寸值进行对比即可得出第二偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第二误差值。

在步骤S1中，多个纵向肋板3均围绕三维收缩曲面状结构1的中心轴线进行周向间隔且等角度的均匀分布。由于三维收缩曲面状结构1的入口为圆形、出口为方形，所以在三维收缩曲面状结构1的入口处坐标系中心点O处进行截面，各个纵向肋板3之间的间距是相同的；随着三维收缩曲面状结构1由圆形逐渐变化为方形，纵向肋板3的分布也在逐渐进行变化，当纵向肋板3的分布变化到三维收缩曲面状结构1的方形出口时，在三维收缩曲面状结构1的方形出口处的截面的纵横向中心线处的纵向肋板3较密集，方形出口处的四个角处的纵向肋板3较稀疏，各个纵向肋板3之间的间距是不同的。

在步骤S1中，多个环形肋板4依次沿每个纵向肋板3的长度方向平行间隔设置，且每个环形肋板4均与所有的纵向肋板3相交。

在步骤S1中，三维收缩曲面状结构1的入口为圆形、出口为方形，环形肋板4的直径由三维收缩曲面状结构1的入口向出口方向逐渐减小。

需要说明的是，在本实施例中，在步骤S3中，每个纵向肋板3沿厚度方向均具有两个相对的第一侧面和第二侧面，第一侧面曲线为由中心轴线到第一侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线，第二侧面曲线为由中心轴线到第二侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线。由于该纵向肋板3具有一定的厚度，三维收缩曲面状结构1在入口处为标准圆，因此，其中心轴线到各纵向肋板3的第一侧面、第二侧面是等距的；随着三维收缩曲面状结构1由圆渐变到方形，其中心轴线到每个纵向肋板3的第一侧面、第二侧面距离是不等的，沿上述X轴变化，中心轴线到第一侧面、第二侧面距离差逐渐变大，但是中心轴线在任意截面到0°、90°、180°、270°、360°方位上的纵向肋板3的第一侧面、第二侧面距离是相等的。

在步骤S5中，根据第一理论尺寸值，以中心轴线为基准沿第一侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在纵向肋板3的第一侧面上找到多个其他的第一理论尺寸值点，将多个第一理论尺寸值点依次连接成第一理论值线；根据第一误差值进行处理，即若第一误差值大于5mm，则先采用割枪对第一理论值线进行修整，再采用抛光机对第一理论值线进行精修；若第一误差值为1-4mm，则对对第一理论值线进行抛光机处理。

具体地，其实际制作过程是把所有纵向肋板3预留一定的量，利用第一侧面曲线的第一理论尺寸值制定每个纵向肋板3的第一侧面曲线样板；根据第一侧面曲线样板的两端定位点将第一侧面曲线样板固定在纵向肋板3上并画出第一切割线，然后再通过中心轴线测量到每个第一切割线的距离，将该距离与第一理论尺寸值进行对比辨别第一切割线的偏差，检查无误后先切割再精修，误差值可达到2mm以内。

需要说明的是，在其他的实施例中，以中心轴线为基准，沿第一侧面曲线上的X轴上所截取的间距也可以小于100mm，该间距的取值越小则越精确，误差也会越小。

在步骤S5中，根据第二理论尺寸值，以中心轴线为基准沿第二侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在纵向肋板3的第二侧面上找到多个其他的第二理论尺寸值点；将多个第二理论尺寸值点依次连接成第二理论值线，根据第二误差值进行处理，即若第二误差值大于5mm，则先采用割枪对第二理论值线进行修整，再采用抛光机对第二理论值线进行精修；若第二误差值为1-4mm，则对对第二理论值线进行抛光机处理。

具体地，其实际制作过程是把所有纵向肋板3预留一定的量，利用第二侧面曲线的第二理论尺寸值制定每个纵向肋板3的第二侧面曲线样板；根据第二侧面曲线样板的两端定位点将第二侧面曲线样板固定在纵向肋板3上并画出第二切割线，然后再通过中心轴线测量到每个第二切割线的距离，将该距离与第二理论尺寸值进行对比辨别第二切割线的偏差，检查无误后先切割再精修，误差值可达到2mm以内。

需要说明的是，在其他的实施例中，以中心轴线为基准，沿第二侧面曲线上的X轴上所截取的间距也可以小于100mm，该间距的取值越小则越精确，误差也会越小。

综上可知，本申请的风洞收缩段肋板曲面测量方法中，通过三维建模整体完成收缩段肋板的成型，以中心轴线为基准对每一组纵向肋板3进行剖切及正视投视得出二维平面图，选择同一基准轴线对各规格的纵向肋板3进行汇总，沿x轴方向任意偏移距离，在二维平面图测量与曲线交点的理论值，根据理论值采用高精度红外测距仪测量实际值进行对比即可得出相应误差值。本申请采用的方法简便，操作便捷，生产效率高，具有广泛推广的意义。并且，该方法所需工机具简单，操作方便，效率高，有效的解决了传统工艺采用大型样板比对效率低及精度差的难题，提高了测量精度及工作效率，且在实际生产过程使用效果好。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据设计图纸给定的收缩段的法兰板、多个纵向肋板以及多个环形肋板的曲面坐标点进行三维建模，绘制出整体由所述纵向肋板、所述环形肋板以及所述法兰板所构成的三维收缩曲面状结构；多个所述纵向肋板均为向心以所述三维收缩曲面状结构的中心轴线进行对称分布；

S2，以所述三维收缩曲面状结构的中心轴线为基准轴，对相对于所述基准轴的相对称的任意两个所述纵向肋板过其中心进行剖切，将每一组所述纵向肋板进行正视投视至二维平面，绘制出每一组所述纵向肋板的外形尺寸以及内侧型面曲线；

S3，整理所有所述纵向肋板在厚度方向上相对的第一侧面曲线和第二侧面曲线，分别一一建立所有所述纵向肋板统一的坐标系；所述坐标系中以O为所述纵向肋板的内侧型面中心起始原点，以X轴为所述三维收缩曲面状结构的中心轴线，以Y轴为所述三维收缩曲面状结构中心轴线到所述纵向肋板的第一侧面曲线或第二侧面曲线的距离；

S4，测量所述纵向肋板的精度，即沿所述中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在所述纵向肋板的所述第一侧面曲线的坐标系中做垂线，交于所述第一侧面曲线上的点a1，测量所述第一侧面曲线上的点a1到n1的距离，即为所述中心轴线到所述第一侧面曲线的第一理论尺寸值；沿所述中心轴线根据实际需要任取一点n1，过n1在所述第二侧面曲线的坐标系中做垂线，交于所述第二侧面曲线上的点b1，测量所述第二侧面曲线上的点b1到n1的距离，即为所述中心轴线到所述第二侧面曲线的第二理论尺寸值；

S5，以所述中心轴线为基准，采用高精度红外测距仪进行测量，得到所述中心轴线分别到所述纵向肋板的第一侧面曲线的第一实测值、第二侧面曲线的第二实测值；将相对应地所述第一实测值与所述第一理论尺寸值进行对比即可得出第一偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第一误差值；将相对应地所述第二实测值与所述第二理论尺寸值进行对比即可得出第二偏差值，并进行精修得到以满足设计要求的第二误差值。

2.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S1中，多个所述纵向肋板均围绕所述三维收缩曲面状结构的中心轴线进行周向间隔且等角度的均匀分布。

3.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S1中，多个所述环形肋板依次沿每个所述纵向肋板的长度方向平行间隔设置，且每个环形肋板均与所有的所述纵向肋板相交。

4.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S1中，所述三维收缩曲面状结构的入口为圆形、出口为方形，所述环形肋板的直径由所述三维收缩曲面状结构的入口向出口方向逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S3中，每个所述纵向肋板沿厚度方向均具有两个相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面曲线为由所述中心轴线到所述第一侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线，所述第二侧面曲线为由所述中心轴线到所述第二侧面的侧边距离的多个点所连接而成的曲线。

6.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S5中，根据所述第一理论尺寸值，以所述中心轴线为基准沿所述第一侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在所述纵向肋板的第一侧面上找到多个其他的所述第一理论尺寸值点，将多个所述第一理论尺寸值点依次连接成第一理论值线；根据所述第一误差值进行处理，即若所述第一误差值大于5mm，则先采用割枪对所述第一理论值线进行修整，再采用抛光机对所述第一理论值线进行精修；若所述第一误差值为1-4mm，则对所述第一理论值线进行抛光机处理。

7.根据权利要求1所述的风洞收缩段肋板曲面测量方法，其特征在于，在步骤S5中，根据所述第二理论尺寸值，以所述中心轴线为基准沿所述第二侧面曲线上的X轴按照间距100mm进行依次截取，在所述纵向肋板的第二侧面上找到多个其他的所述第二理论尺寸值点；将多个所述第二理论尺寸值点依次连接成第二理论值线，根据所述第二误差值进行处理，即若所述第二误差值大于5mm，则先采用割枪对所述第二理论值线进行修整，再采用抛光机对所述第二理论值线进行精修；若所述第二误差值为1-4mm，则对所述第二理论值线进行抛光机处理。