CN115730401B - 一种风电叶片模具参数化设计系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电叶片模具技术领域，具体涉及一种风电叶片模具参数化设计系统及方法；包括孪生数字模型单元、叶片模型修正单元和模具应用单元；本发明能够多次构建的风电叶片的模型进行实验，从而获得多种数据，将所获取的多种数据进行对比分析后，得到实验效果优异的风电叶片的模型数据，生成运行实验报告，传输给模具应用单元，设计人员通过显示模块和下载模块能够查看、下载相应的报告、参数和模具图纸，由于采用孪生技术，能够实现虚拟的构建模型，进而降低成本，通过多次实验能够优化设计参数，根据实验条件，获取所需要的模具。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片模具技术领域，具体涉及一种风电叶片模具参数化设计系统及方法。
背景技术
风电叶片是风电机组中将自然界风能转换为风力发电机组电能的核心部件，也是衡量风电机组设计和技术水平的主要依据。在生产制造风电叶片时需要使用到叶片模具，且叶片模具是风电叶片生成中所使用的重要设备。
中国专利号为：CN201810786941.0的专利，其在说明书中记载有“系统包括：流场构型与网格剖分单元，用于接收并存储输入的流场构型初始设置参数；工艺参数设置单元，用于接收并存储输入的真空辅助树脂灌注工艺初始设置参数；材料特性数据库单元，用于存储流场中各材料数据；真空辅助树脂灌注工艺模拟单元，用于计算风电叶片模具的质量参数；制件质量预测与缺陷控制单元，用于根据计算参数判断流场中树脂的流动前锋、干斑缺陷和气体富集缺陷是否符合制件初始设置设计要求，若否，则对流场构型初始设置参数、真空辅助树脂灌注工艺初始设置参数和流场中各项数据进行优化调整。本发明的系统及方法能够得出生产风电叶片模具的优化参数”，上述专利，虽然提供了风电叶片模具参数化设计的方法的，但是其在设计过程中，并未自动化的对参数进行优化，而获得最优的设计参数，同时，其也仅仅对树脂灌注进行优化，并未能够对整体结构进行虚拟构建，无法满足使用需求。
综上所述，研发一种风电叶片模具参数化设计系统及方法，仍是风电叶片模具技术领域中亟需解决的关键问题。
发明内容
本发明提供了一种风电叶片模具参数化设计系统及方法，采用孪生技术，能够实现虚拟的构建模型，进而降低成本，通过多次实验能够优化设计参数，根据实验条件，获取所需要的模具。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明的第一方面：提供了一种风电叶片模具参数化设计系统，其特征在于，包括孪生数字模型单元、叶片模型修正单元和模具应用单元，其中：
所述孪生数字模型单元根据所输入的模具设计参数，结合孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，再根据所构建的虚拟模具模型，构建风电叶片的模型；
所述叶片模型修正单元用于将所构建的风电叶片的模型，按照所存储的实验条件进行运行实验，并自动调整所输入的模具设计参数，形成多种运行实验数据，再对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，所述叶片模型修正单元与孪生数字模型单元连接；
所述模具应用单元用于接收所生成的运行报告，并对其进行显示，以及提供下载功能，所述模具应用单元与叶片模型修正单元连接。
本发明进一步的设置为：所述孪生数字模型单元包括数据输入模块和模型构建模块，其中：
所述数据输入模块用于输入风电叶片模具的设计参数以及输入调整的设计参数；
所述模型构建模块根据所输入的模具设计参数，应用孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，所述模型构建模块与数据输入模块连接。
本发明进一步的设置为：所述孪生数字模型单元还包括叶片构建模块和第一通讯模块，其中：
所述叶片构建模块根据所构建的模具模型，构建相对应的风电叶片的模型，所述叶片构建模块与模型构建模块；
所述第一通讯模块用于实现孪生数字模型单元与叶片模型修正单元间的信息交互，所述第一通讯模块与数据输入模块和叶片构建模块均连接。
本发明进一步的设置为：所述叶片模型修正单元包括第二通讯模块、运行实验模块、数据调整模块和数据存储模块，其中：
所述第二通讯模块用于实现叶片模型修正单元与孪生数字模型单元和模具应用单元的信息交互；
所述运行实验模块用于所存储的风电叶片实验条件进行运行实验，所述运行实验模块与第二通讯模块连接；
所述数据调整模块用于在风电叶片实验解释后，发送数据输入调整指令，所述数据调整模块与第二通讯模块和运行实验模块连接；
所述数据存储模块用于存储风电叶片实验条件、风电叶片实验的每次的实验数据以及修改的参数，所述数据存储模块与运行实验模块和数据调整模块连接。
本发明进一步的设置为：所述叶片模型修正单元还包括运行对比模块和运行报告模块，其中：
所述运行对比模块用于对所得到的多种运行实验数据进行对比，所述运行对比模块与数据存储模块连接；
所述运行报告模块用于生成运行报告，所述运行报告模块与数据存储模块和运行对比模块均连接。
本发明进一步的设置为：所述模具应用单元包括第三通讯模块、显示模块和下载模块，其中：
所述第三通讯模块用于实现模具应用单元与叶片模型修正单元的信息交互；
所述显示模块用于显示所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，所述显示模块与第三通讯模块连接；
所述下载模块用于下载所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，所述下载模块与第三通讯模块连接。
本发明的第二方面：还提供了一种风电叶片模具参数化设计方法，包括以下步骤：
（1）将模具设计参数输入到孪生数字模型单元中，根据输入的参数和孪生技术，构建风电叶片模具的模型，再根据风电叶片模具的模型，构建风电叶片模型；
（2）将所构建的风电叶片模型传输给叶片模型修正单元，由叶片模型修正单元对所接收的风电叶片模型，按照实验条件进行运行实验，获得相对应的运行实验数据；
（3）由叶片模型修正单元对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，并上传给模具应用单元；
（4）设计人员通过模具应用单元查看或下载运行报告、设计参数以及风电叶片模具图纸。
本发明进一步的设置为：在步骤（2）中，在每一次运行实验完成后，自动调整所输入的模具设计参数，重新构建风电叶片模型，并再次进行运行实验。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
本发明设计人员通过数据输入模块录入风电叶片模具的参数，再基于所获取的参数以及孪生技术，由模型构建模块构建虚拟的模具模型，叶片构建模块会根据所构建的模具模型，构建相配套的风电叶片模型，将其通过第一通讯模块传输给叶片模型修正单元，叶片模型修正单元内的运行实验模块根据所设置的实验条件，对风电叶片模型进行实验，获取相应的实验数据，在完成一次实验后，会重新调整输入的参数，对重新构建的风电叶片的模型进行实验，从而获得多种数据，将所获取的多种数据进行对比分析后，得到实验效果优异的风电叶片的模型数据，生成运行实验报告，传输给模具应用单元，设计人员通过显示模块和下载模块能够查看、下载相应的报告、参数和模具图纸，由于采用孪生技术，能够实现虚拟的构建模型，进而降低成本，通过多次实验能够优化设计参数，根据实验条件，获取所需要的模具。
附图说明
图1为本发明一种风电叶片模具参数化设计系统的系统图；
图2为本发明一种风电叶片模具参数化设计系统中孪生数字模型单元的系统图；
图3为本发明一种风电叶片模具参数化设计系统中叶片模型修正单元的系统图；
图4为本发明一种风电叶片模具参数化设计系统中模具应用单元的系统图。
图中标号说明：
100、孪生数字模型单元；110、数据输入模块；120、模型构建模块；130、叶片构建模块；140、第一通讯模块；200、叶片模型修正单元；210、第二通讯模块；220、运行实验模块；230、数据调整模块；240、数据存储模块；250、运行对比模块；260、运行报告模块；300、模具应用单元；310、第三通讯模块；320、显示模块；330、下载模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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发明中的具体含义。
实施例1：
如图1-4所示，本发明提供了一种风电叶片模具参数化设计系统，其特征在于，包括孪生数字模型单元100、叶片模型修正单元200和模具应用单元300，其中：孪生数字模型单元100根据所输入的模具设计参数，结合孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，再根据所构建的虚拟模具模型，构建风电叶片的模型；叶片模型修正单元200用于将所构建的风电叶片的模型，按照所存储的实验条件进行运行实验，并自动调整所输入的模具设计参数，形成多种运行实验数据，再对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，叶片模型修正单元200与孪生数字模型单元100连接；模具应用单元300用于接收所生成的运行报告，并对其进行显示，以及提供下载功能，模具应用单元300与叶片模型修正单元200连接。
在本实施例中，设计人员将风电叶片模具的参数输入到孪生数字模型单元100内，基于所获取的参数以及孪生技术，构建虚拟的模具模型，由该虚拟的模具模型构建相配套的风电叶片模型，将所构建的风电叶片模型传输给叶片模型修正单元200，由叶片模型修正单元200对所构建的虚拟风电叶片模型进行实验，获取相应的实验数据，在完成一次实验后，会重新调整输入的参数，构建新的虚拟模具模型，再构建的风电叶片的模型进行实验，从而获得多种数据，将所获取的多种数据进行对比分析后，得到实验效果优异的风电叶片的模型数据，生成运行实验报告，传输给模具应用单元300，设计人员能够查看、下载相应的报告、参数和模具图纸，从而能够实现了低成本的设计效果，并能够优化设计参数，根据实验条件，获取所需要的模具。
在本发明中，孪生数字模型单元100包括数据输入模块110和模型构建模块120，其中：数据输入模块110用于输入风电叶片模具的设计参数以及输入调整的设计参数；模型构建模块120根据所输入的模具设计参数，应用孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，模型构建模块120与数据输入模块110连接。
此外，孪生数字模型单元100还包括叶片构建模块130和第一通讯模块140，其中：叶片构建模块130根据所构建的模具模型，构建相对应的风电叶片的模型，叶片构建模块130与模型构建模块120；第一通讯模块140用于实现孪生数字模型单元100与叶片模型修正单元200间的信息交互，第一通讯模块140与数据输入模块110和叶片构建模块130均连接。
在本实施例中，孪生技术是是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。设计人员可以通过数据输入模块110输入风电叶片模具的设计参数，再通过模型构建模块120构建虚拟的模具模型，由叶片构建模块130根据所获得的模具模型，构建相应的风电叶片模型，将其通过第一通讯模块140传输给叶片模型修正单元200，此外，还可以通过第一通讯模块140接收叶片模型修正单元200的反馈信息，即调整参数信息，对所输入的模具设计参数进行调整。
在本发明中，叶片模型修正单元200包括第二通讯模块210、运行实验模块220、数据调整模块230和数据存储模块240，其中：第二通讯模块210用于实现叶片模型修正单元200与孪生数字模型单元100和模具应用单元300的信息交互；运行实验模块220用于所存储的风电叶片实验条件进行运行实验，运行实验模块220与第二通讯模块210连接；数据调整模块230用于在风电叶片实验解释后，发送数据输入调整指令，数据调整模块230与第二通讯模块210和运行实验模块220连接；数据存储模块240用于存储风电叶片实验条件、风电叶片实验的每次的实验数据以及修改的参数，数据存储模块240与运行实验模块220和数据调整模块230连接。
在本实施例中，通过所设置的第二通讯模块210接收由孪生数字模型单元100所构建的虚拟风电叶片模型，将其通过运行实验模块220，在设定的实验条件下，进行实验，进而获取实验数据，即所构建的风电叶片模型的运行数据，在完成第一次实验后，会由数据调整模块230发送参数调整指令，再通过第二通讯模块210传输给孪生数字模型单元100，进行参数的调整，重新构建虚拟风电叶片模型，再次进行实验，进而得到多种实验数据，以便后续能够从中筛选出优化的设计参数。
在本发明中，叶片模型修正单元200还包括运行对比模块250和运行报告模块260，其中：运行对比模块250用于对所得到的多种运行实验数据进行对比，运行对比模块250与数据存储模块240连接；运行报告模块260用于生成运行报告，运行报告模块260与数据存储模块240和运行对比模块250均连接。
在本实施例中，由运行对比模块250对所获取的多种运行实验数据进行对比，从对比结果中，筛选出最佳的风电叶片模型，进而生成报告，将其传输给模具应用单元300。
在本发明中，模具应用单元300包括第三通讯模块310、显示模块320和下载模块330，其中：第三通讯模块310用于实现模具应用单元300与叶片模型修正单元200的信息交互；显示模块320用于显示所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，显示模块320与第三通讯模块310连接；下载模块330用于下载所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，下载模块330与第三通讯模块310连接。
在本实施例中，通过所设置的第三通讯模块310接收叶片模型修正单元200的信息，设计人员通过显示模块320查看运行报告、模型图纸和设计参数，也可以通过下载模块330下载所获取的运行报告、模型图纸和设计参数。
实施例2：
在实施例1的基础上，本发明还提供了一种风电叶片模具参数化设计方法，包括以下步骤：
（1）将模具设计参数输入到孪生数字模型单元100中，根据输入的参数和孪生技术，构建风电叶片模具的模型，再根据风电叶片模具的模型，构建风电叶片模型。
（2）将所构建的风电叶片模型传输给叶片模型修正单元200，由叶片模型修正单元200对所接收的风电叶片模型，按照实验条件进行运行实验，获得相对应的运行实验数据。
进一步的，在每一次运行实验完成后，自动调整所输入的模具设计参数，重新构建风电叶片模型，并再次进行运行实验。
（3）由叶片模型修正单元200对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，并上传给模具应用单元300。
（4）设计人员通过模具应用单元300查看或下载运行报告、设计参数以及风电叶片模具图纸。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种风电叶片模具参数化设计系统，其特征在于，包括孪生数字模型单元（100）、叶片模型修正单元（200）和模具应用单元（300），其中：
所述孪生数字模型单元（100）根据所输入的模具设计参数，结合孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，再根据所构建的虚拟模具模型，构建风电叶片的模型；
所述叶片模型修正单元（200）用于将所构建的风电叶片的模型，按照所存储的实验条件进行运行实验，并自动调整所输入的模具设计参数，形成多种运行实验数据，再对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，所述叶片模型修正单元（200）与孪生数字模型单元（100）连接；
所述模具应用单元（300）用于接收所生成的运行报告，并对其进行显示，以及提供下载功能，所述模具应用单元（300）与叶片模型修正单元（200）连接；
所述孪生数字模型单元（100）包括数据输入模块（110）和模型构建模块（120），其中：
所述数据输入模块（110）用于输入风电叶片模具的设计参数以及输入调整的设计参数；
所述模型构建模块（120）根据所输入的模具设计参数，应用孪生技术，映射构建虚拟的模具模型，所述模型构建模块（120）与数据输入模块（110）连接；
所述孪生数字模型单元（100）还包括叶片构建模块（130）和第一通讯模块（140），其中：
所述叶片构建模块（130）根据所构建的模具模型，构建相对应的风电叶片的模型，所述叶片构建模块（130）与模型构建模块（120）；
所述第一通讯模块（140）用于实现孪生数字模型单元（100）与叶片模型修正单元（200）间的信息交互，所述第一通讯模块（140）与数据输入模块（110）和叶片构建模块（130）均连接；
所述叶片模型修正单元（200）包括第二通讯模块（210）、运行实验模块（220）、数据调整模块（230）和数据存储模块（240），其中：
所述第二通讯模块（210）用于实现叶片模型修正单元（200）与孪生数字模型单元（100）和模具应用单元（300）的信息交互；
所述运行实验模块（220）用于所存储的风电叶片实验条件进行运行实验，所述运行实验模块（220）与第二通讯模块（210）连接；
所述数据调整模块（230）用于在风电叶片实验解释后，发送数据输入调整指令，所述数据调整模块（230）与第二通讯模块（210）和运行实验模块（220）连接；
所述数据存储模块（240）用于存储风电叶片实验条件、风电叶片实验的每次的实验数据以及修改的参数，所述数据存储模块（240）与运行实验模块（220）和数据调整模块（230）连接；
所述叶片模型修正单元（200）还包括运行对比模块（250）和运行报告模块（260），其中：
所述运行对比模块（250）用于对所得到的多种运行实验数据进行对比，所述运行对比模块（250）与数据存储模块（240）连接；
所述运行报告模块（260）用于生成运行报告，所述运行报告模块（260）与数据存储模块（240）和运行对比模块（250）均连接。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片模具参数化设计系统，其特征在于，所述模具应用单元（300）包括第三通讯模块（310）、显示模块（320）和下载模块（330），其中：
所述第三通讯模块（310）用于实现模具应用单元（300）与叶片模型修正单元（200）的信息交互；
所述显示模块（320）用于显示所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，所述显示模块（320）与第三通讯模块（310）连接；
所述下载模块（330）用于下载所获取的运行报告、模型图纸和设计参数，所述下载模块（330）与第三通讯模块（310）连接。
3.一种风电叶片模具参数化设计方法，使用了权利要求1-2中任意一项的风电叶片模具参数化设计系统，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将模具设计参数输入到孪生数字模型单元（100）中，根据输入的参数和孪生技术，构建风电叶片模具的模型，再根据风电叶片模具的模型，构建风电叶片模型；
（2）将所构建的风电叶片模型传输给叶片模型修正单元（200），由叶片模型修正单元（200）对所接收的风电叶片模型，按照实验条件进行运行实验，获得相对应的运行实验数据；
（3）由叶片模型修正单元（200）对所得到的多种运行实验数据进行对比，生成运行实验报告，并上传给模具应用单元（300）；
（4）设计人员通过模具应用单元（300）查看或下载运行报告、设计参数以及风电叶片模具图纸。
4.根据权利要求3所述的一种风电叶片模具参数化设计方法，其特征在于，在步骤（2）中，在每一次运行实验完成后，自动调整所输入的模具设计参数，重新构建风电叶片模型，并再次进行运行实验。
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