RU2473128C1 - Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов - Google Patents
Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473128C1 RU2473128C1 RU2011117736/08A RU2011117736A RU2473128C1 RU 2473128 C1 RU2473128 C1 RU 2473128C1 RU 2011117736/08 A RU2011117736/08 A RU 2011117736/08A RU 2011117736 A RU2011117736 A RU 2011117736A RU 2473128 C1 RU2473128 C1 RU 2473128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- models
- structural components
- hydropower
- parametric
- equipment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматизированного моделирования гидроэнергетических объектов (ГЭО) и способам трехмерного моделирования. Техническим результатом является снижение временных ресурсов, затрачиваемых на моделирование ГЭО. Способ трехмерного параметрического моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов включает предварительное создание базы данных многократно используемых параметрических моделей типовых конструктивных компонентов оборудования и сооружений ГЭО и их совокупностей, формирование пользовательского проекта. Пользовательский проект будет представлять совокупность рабочих моделей конструктивных компонентов и/или их сборок. Преобразования рабочих моделей будут производить путем ввода одного или нескольких базовых параметров конструктивного компонента. После чего автоматически производится расчет размеров рабочих моделей по заложенными в них математическим зависимостям с получением преобразованных моделей конструктивных компонентов.
Description
Изобретение относится к области автоматизированного проектирования гидроэнергетических объектов и способам трехмерного моделирования. Изобретение может быть использовано при проектировании гидроэнергетических объектов, а именно гидроэлектрических станций и гидроаккумулирующих электрических станций.
Известен способ автоматического построения трехмерной геометрической модели изделия в системе геометрического моделирования [Патент РФ №2308763]. Способ заключается в выборе пользователем данных компьютерной математической модели, которые впоследствии используются для построения трехмерной геометрической модели изделия, задании последовательности операций автоматического построения. Полученные от пользователя данные считываются и преобразовываются в значения геометрических параметров изделия, далее из предварительно созданной базы данных извлекаются трехмерные геометрические модели-примитивы, значения параметров которых изменяются в соответствии с данными компьютерной математической модели. Затем выполняется динамическое построение элементов изделия, трехмерные геометрические модели-примитивы которых отсутствуют в базе данных, помещают полученные трехмерные геометрические модели элементов изделия в трехмерную геометрическую модель сборки изделия и накладывают сопряжения, фиксирующие положение каждого элемента.
К недостаткам способа можно отнести необходимость задания пользователем компьютерной математической модели и последовательности типовых операций автоматического построения элемента, что усложняет работу и может привести к ошибкам проектирования, т.е. невысокая точность.
Известен метод и система параметрического моделирования концептуального дизайна транспортного средства, выбранный за прототип [Заявка US №2007198230 от 23.08.2008]. Предлагаемый метод компьютерного моделирования предполагает ввод одного или нескольких размерных параметров транспортного средства или его компонентов, ввод одной или нескольких геометрических характеристик моделируемого транспортного средства и построение параметрической концептуальной модели транспортного средства, соответствующей заданным размерам и геометрии.
Метод предполагает возможность внесения преобразований в конфигурацию модели транспортного средства и его компонентов, изменение типа транспортного средства и его дизайна (внешнего вида). Согласно методу концептуальная модель транспортного средства включает в себя типовой и проектный (рабочий) каркасы, которые могут быть преобразованы путем ввода размерных или геометрических характеристик, определяющих габариты, пропорцию и/или конфигурацию транспортного средства. Типовой каркас используется для размещения и/или определения местоположения компонентов и/или внутренних систем (например, сидений, руля и т.д.). Проектный каркас используется для создания проектной или параметрической поверхности. Взаимодействие типового и проектного каркасов дает возможность создания новых компонентов, используя поверхности, созданные в проектном каркасе и объединенные вместе с ранее созданными компонентами типового каркаса.
К недостаткам метода и системы компьютерного параметрического моделирования можно отнести возможность его использования только в узкоспециализированной области автомобилестроения.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа параметрического моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов (ГЭО), позволяющего сократить временные ресурсы, затрачиваемые на проектирование ГЭО за счет исключения ручного внесения изменения геометрии моделей, что является источником потенциальных ошибок.
Предложен способ трехмерного параметрического моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов, включающий предварительное создание компьютерной базы данных параметрических моделей типовых конструктивных компонентов оборудования и сооружений ГЭО и их совокупностей, формирование пользовательского проекта, путем извлечения моделей типовых конструктивных компонентов и/или их совокупностей. Пользовательский проект будет представлять совокупность рабочих моделей конструктивных компонентов и/или их сборок. Преобразование моделей производится путем ввода одного или нескольких базовых параметров конструктивного компонента. После чего автоматически производятся расчет размеров рабочих моделей по заложенными в них математическим зависимостям с получением преобразованных моделей конструктивных компонентов.
Под базой данных (БД) понимается предварительно созданная компьютерная база данных трехмерных твердотельных моделей типовых конструктивных компонентов оборудования и сооружений гидроэнергетического объектов и/или совокупностей этих компонентов.
Под параметрическими моделями типовых конструктивных компонентов подразумеваются трехмерные твердотельные модели конструктивных компонентов основного оборудования и сооружений ГЭО, управление которыми осуществляется при помощи одного или нескольких базовых параметров, например, модели различных типов рабочих колес гидротурбины, спиральных камер, отсасывающих труб и т.д.
Под совокупностью типовых конструктивных компонентов подразумеваются сборки трехмерных твердотельных моделей типовых конструктивных компонентов, взаиморасположение которых определяется предварительно наложенными ограничениями, например сборкой является модель проточной части ГЭС, включающая в себя модели рабочего колеса гидротурбины, камеры рабочего колеса, спиральной камеры, колонн статора, направляющего аппарата и отсасывающей трубы.
Под рабочими моделями конструктивных компонентов и/или их совокупностями понимаются извлеченные, например, путем копирования из базы данных модели типовых конструктивных компонентов и/или их сборок.
В процессе создания модели ГЭО они изменяются пользователем путем внесения исходных данных в виде базовых параметров.
Под математическими зависимостями, управляющими размерами модели, понимается совокупность математических уравнений, определяющих зависимость размеров данного компонента от выбранных базовых параметров. [ОСТ 108.023.13-81. Камеры спиральные бетонные гидравлических вертикальных турбин. Очертания и размеры проточной части, ОСТ 108.122.01-76. Турбины гидравлические вертикальные. Трубы отсасывающие изогнутые. Очертания проточной части и размеры и др.]
Под ограничениями, определяющими взаиморасположение моделей типовых конструктивных компонентов в сборке, подразумеваются ограничения количества их степеней свободы и задание размеров одного компонента в зависимости от размеров другого, например задание размеров и местоположения кратера гидрогенератора в зависимости от размеров и местоположения корпуса статора гидрогенератора.
Под базовыми параметрами типового элемента конструктивного компонента понимаются предварительно выбранные энергетические или геометрические характеристики оборудования или сооружений гидроэнергетического объекта.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для автоматического построения разных трехмерных геометрических моделей гидроэнергетических объектов создают базу данных, которую в дальнейшем многократно используют для каждого нового проекта гидроэнергетического объекта. Формируют пользовательский проект одного или нескольких пользователей, представляющий собой набор рабочих моделей типовых конструктивных компонентов и/или их сборок, хранящихся на локальном компьютере пользователя или на сервере, при этом взаимодействие пользователей осуществляется посредством системы централизованного управления данными проекта.
Форма отдельных элементов параметрических моделей конструктивных компонентов является заданной, но количество таких элементов может быть изменено, например может быть изменено количество охладителей гидрогенератора выбранного типа, но не их форма.
Конструктивные компоненты, включенные в сборки, могут извлекаться как в составе сборки, так и в виде самостоятельных компонентов, в таком случае при включении этих компонентов в сборку ограничения, определяющие местоположение компонентов должны быть заданы пользователем.
После ввода базовых параметров автоматически производится расчет размеров рабочих моделей конструктивных компонентов ГЭО в соответствии с математическим зависимостям и производится переопределение взаиморасположения компонентов рабочей модели сборки оборудования и/или сооружений ГЭО в соответствии с новыми размерами рабочих моделей конструктивных компонентов в случае извлечении пользователем сборки конструктивных компонентов. Преобразованные отдельные рабочие модели конструктивных компонентов ГЭО могут быть объединены путем наложения ограничений друг с другом и/или с преобразованными рабочими сборками конструктивных компонентов в новые сборки оборудования и/или сооружений ГЭО. Например, с целью получения модели гидроагрегатного блока ГЭС пользователем могут быть объединены в сборку модели проточной части (совокупность конструктивных компонентов), гидрогенератора и массивной бетонной части (конструктивные компоненты). На основе полученных сборок конструктивных компонентов предусмотрена возможность создания новых элементов конструктивных компонентов, не включенных в базу данных. Построенные пользователем новые модели конструктивных компонентов и/или их совокупности могут быть помещены в базу данных в целях их повторного использования.
Для реализации способа в компьютерную базу данных может быть занесена сборка гидроагрегатного блока гидроэлектростанции (ГЭС), а также образующие ее отдельные модели конструктивных компонентов различных типов. Сборка гидроагрегатного блока ГЭС может включать в себя модели бетонной массивной части, гидрогенератора с валом, модели, образующие проточную часть: рабочее колесо гидротурбины, камеру рабочего колеса, спиральную камеру, колонны статора, направляющий аппарат и отсасывающую трубу. Перечисленный набор моделей позволяет создать укрупненную модель гидроагрегатного блока ГЭС и может быть расширен.
В базу данных заносятся модели различных типов гидрогенераторов, бетонных и металлических спиральных камер, рабочих колес и т.д. Местоположение конструктивных компонентов в сборке определяют заранее наложенными ограничениями. Таким образом, пользователь, извлекая из базы данных готовую сборку, не должен определять расположение конструктивных компонентов относительно друг друга. В сборках предусмотрена возможность замены одного конструктивного компонента другим, при этом наложенные ограничения сохраняются. Например, пользователь может заменить в сборке проточной части металлическую спиральную камеру на бетонную, один тип рабочего колеса гидротурбины - на другой и т.д.
Преобразование моделей осуществляют путем внесения/изменения одного или нескольких базовых параметров. Вследствие чего построение этих моделей осуществляют таким образом, чтобы все размеры, заложенные при построении модели, зависели от выбранного базового параметра(ов).
Обоснование выбора базовых параметров осуществляют на основе анализа математических зависимостей, используемых при проектировании данного конструктивного компонента. Например, в качестве базового параметра рабочего колеса гидротурбины или насоса-турбины может быть выбран его диаметр D1, расчет которого производят в соответствии с математическими зависимостями и методикой, приведенной в работах [Гидротурбины. Ковалев Н.Н. Л.: Машиностроение. 1971. 584 с.] для гидротурбин и в работе [Использование водной энергии: Учебник для вузов / Под ред. Ю.С.Васильева - 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1995. 608 с.] - для обратимых гидротурбин. Для реализации возможности корректного преобразования модели рабочего колеса путем внесения величины его диаметра необходимо выполнять построение трехмерной модели таким образом, чтобы величина каждого размера модели, используемого при ее построении (например, расстояние от оси гидротурбины до произвольной точки поперечного сечения лопасти рабочего колеса), рассчитывалась в зависимости от D1 по определенным математическим зависимостям.
Для возможности многократного использования моделей конструктивных компонентов при создании каждого последующего объекта производят извлечение, например путем копирования, необходимых компонентов из базы в рабочий проект пользователя. Набор извлекаемых моделей определяется пользователем в зависимости от моделируемого объекта и необходимой степени его детализации.
Например, при создании трехмерной недетализированной модели гидроагрегатного блока ГЭС пользователем могут быть извлечены из базы данных модели основного оборудования и сооружений требуемого типа: бетонной массивной части, гидрогенератора с валом, спиральной камеры, колонн статора, лопаток направляющего аппарата, крышки гидротурбины, рабочего колеса и отсасывающей трубы.
Для создания более детализированной модели пользователь извлекает большее количество конструктивных компонентов, например, к перечисленному набору могут быть добавлены модели фундаментного кольца направляющего аппарата, элементы крепления крышки турбины и т.д. Дальнейшую работу пользователь производит с рабочими моделями.
После извлечения из базы данных моделей необходимых конструктивных компонентов пользователь задает требуемые базовые параметры для преобразования выбранных моделей в соответствии с текущим проектом.
Например, для создания модели гидроагрегатного блока ГЭС пользователь задает базовые параметры всех конструктивных компонентов, необходимых для создания этой модели (перечислены выше). Кроме того, пользователю необходимо задать количество элементов конструктивных компонентов, включающих несколько повторяющихся элементов. Например, пользователь должен задать необходимое количество лопаток направляющего аппарата, количество охладителей гидрогенератора и т.д. Таким образом пользователь получает модели конструктивных компонентов требуемого типа и размеров.
Далее пользователю необходимо определить местоположение рабочих моделей конструктивных компонентов относительно друг друга. То есть пользователю необходимо наложить ограничения, уменьшающие количество степеней свободы выбранных моделей. Например, для получения модели проточной части гидроагрегатного блока пользователь должен ограничить перемещения моделей рабочего колеса, спиральной камеры, направляющего аппарата, колонн статора и отсасывающей трубы в горизонтальной и вертикальных плоскостях так, чтобы указанные модели были размещены конструктивно верно. Также пользователю необходимо ограничить возможность поворота невращающихся элементов, например спиральной камеры, отсасывающей трубы и т.д. Далее к полученной сборке добавляют модель гидрогенератора и полученную сборку размещают в требуемом месте бетонной массивной части.
Для создания приведенной выше модели гидроагрегатного блока пользователем могут быть извлечены из базы данных модели гидрогенератора и бетонной массивной части, а также готовая сборка проточной части. Далее при необходимости пользователем могут быть заменены компоненты готовой сборки. Например, пользователь может заменить модель бетонной спиральной камеры на металлическую, а модель рабочего колеса поворотнолопастной гидротурбины - моделью рабочего колеса радиально-осевого типа. Каждая модель, которая подлежит замене в готовой сборке, предварительно должна быть извлечена из базы данных.
Дальнейшая работа производится аналогично приведенному выше алгоритму.
В результате пользователь получает модель, соответствующую требуемым размерам и нужной детализации. Впоследствии полученная модель может быть дополнена моделями конструктивных компонентов с целью увеличения степени ее детализации.
Таким образом предлагаемый способ позволяет сократить временные ресурсы, затрачиваемые на моделирование ГЭО, за счет исключения ручного внесения изменений в геометрию моделей.
Claims (1)
- Способ трехмерного параметрического моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов, включающий ввод одного или нескольких параметров, возможность преобразований рабочих моделей и их компонентов с последующим построением параметрической модели, отличающийся тем, что предварительно создают базу данных параметрических моделей типовых конструктивных компонентов оборудования и сооружений ГЭО и их совокупностей, формируют пользовательский проект путем извлечения моделей типовых конструктивных компонентов и/или их совокупностей, представляющий собой совокупности рабочих моделей конструктивных компонентов и/или их сборок, в качестве параметров вводят базовые параметры конструктивного компонента, после чего автоматически производят расчет размеров рабочих моделей по заложенным в них математическим зависимостям с получением преобразованных моделей конструктивных компонентов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117736/08A RU2473128C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117736/08A RU2473128C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011117736A RU2011117736A (ru) | 2012-11-10 |
RU2473128C1 true RU2473128C1 (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=47321983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011117736/08A RU2473128C1 (ru) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2473128C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764382C1 (ru) * | 2020-10-13 | 2022-01-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110727979A (zh) * | 2019-08-27 | 2020-01-24 | 杭州群核信息技术有限公司 | 装饰装修设计软件中基于户型的全屋智能水电生成系统 |
CN112214823B (zh) * | 2020-10-22 | 2024-05-10 | 淮安市水利勘测设计研究院有限公司 | 一种基于Revit+Dynamo的渡槽建模方法 |
CN113946896A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-18 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 基于3de平台的闸坝建模系统及方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119188C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1998-09-20 | Электроник Дата Системз Корпорейшн | Способ компьютерного управления построением изделий |
US20070198230A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Parametric modeling method and system for conceptual vehicle design |
-
2011
- 2011-05-03 RU RU2011117736/08A patent/RU2473128C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119188C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1998-09-20 | Электроник Дата Системз Корпорейшн | Способ компьютерного управления построением изделий |
US20070198230A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Parametric modeling method and system for conceptual vehicle design |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Kopacik A. et al. 3D Model Creation of Hydro-Technical Structures, Engineering Surveys for Industry and Research, Munich, Germany, October 8-13, 2006. * |
Kopacik A. et al. 3D Model Creation of Hydro-Technical Structures, Engineering Surveys for Industry and Research, Munich, Germany, October 8-13, 2006. Teklemariam E. et al. Computational Fluid Dynamics: Diverse Applications in Hydropower Projects Design and Analysis, Annual Conference-Winnipeg, MB, June 11-14, 2002. * |
Teklemariam E. et al. Computational Fluid Dynamics: Diverse Applications in Hydropower Projects Design and Analysis, Annual Conference-Winnipeg, MB, June 11-14, 2002. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764382C1 (ru) * | 2020-10-13 | 2022-01-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011117736A (ru) | 2012-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110826130B (zh) | Bim建模在异形曲面结构形体设计建造中的使用方法 | |
Isebor et al. | Generalized field-development optimization with derivative-free procedures | |
RU2473128C1 (ru) | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов | |
CN108959726A (zh) | 一种自动生成网架bim模型的方法 | |
Park | BIM-based parametric design methodology for modernized Korean traditional buildings | |
CN108108563B (zh) | 基于bim和gis技术的跨平台水动力学建模方法 | |
CN114662254B (zh) | 一种基于空间变换批量生成排水管网三维模型的方法 | |
CN113190938A (zh) | 一种快速建立市政管网参数化模型的方法、系统及介质 | |
CN112036760A (zh) | 船舶舾装工艺顺序自动规划方法、装置、终端及存储介质 | |
Martínez-Rocamora et al. | Parametric programming of 3D printed curved walls for cost-efficient building design | |
CN111475897A (zh) | 一种基于Revit和Dynamo的蜗壳模型创建方法 | |
Lachauer et al. | Form Finding to Fabrication: A digital design process for masonry vaults | |
CN110414142B (zh) | 浓密机的参数化建模方法 | |
Zhang et al. | Construction and optimization of adaptive well pattern based on reservoir anisotropy and uncertainty | |
CN103279985B (zh) | 一种复杂地形结构体系三维有限元模型的智能化建模方法 | |
CN114707220A (zh) | Revit基于宏程序的隧道BIM智能建模方法 | |
Wong Chong et al. | Game simulation to support construction automation in modular construction using BIM and robotics technology—Stage I | |
Marx et al. | Modeling and simulating spatial requirements of construction activities | |
CN116167302B (zh) | 一种天然气水合物增产模拟中人工复杂裂缝的描述方法 | |
Fita et al. | A perspective on procedural modeling based on structural analysis | |
Stergiopoulou et al. | CFD Simulations of Tubular Archimedean Screw Turbines Harnessing the Small Hydropotential of Greek Watercourses | |
CN113239517A (zh) | 基于Revit仿真模拟的S型流道卧式轴流泵安装方法 | |
CN114943106B (zh) | 一种盾构区间管片模型快速建立方法 | |
Amrith et al. | Developing an Open Access Plugin for Urban Building Energy Modelling in QGIS | |
CN116070311B (zh) | 一种长大桥梁bim正向设计方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160504 |