一种叶轮的椭圆形叶缘造型系统及方法

摘要

本发明提供一种叶轮椭圆形叶缘的造型系统，包括：数据输入模块、坐标变换模块、二维平面曲线椭圆过渡模块、三维曲面生成模块和数据输出模块，这些模块用于：首先读入叶片面数据点，叶缘参数；然后对叶片数据点进行坐标变换，映射到二维平面(m,r*θ)下，用B样条拟合这些二维数据点得到曲线1、曲线2；在此基础上先生成初始椭圆，然后迭代生成最终椭圆并生成叶片面，最后输出叶轮数据。还提供相应的方法。本发明第一次给出了变长短轴比例的椭圆形叶缘造型的设计方法，实现了叶轮造型程序，可以在给定叶轮型值点及叶缘形状参数的条件下，自动生成叶轮。程序算法计算效率高，操作简单，可以应用于各类叶轮的三维造型设计。

主权项

一种叶轮的椭圆形叶缘造型系统，其特征在于，包括如下装置：数据输入模块，用于读入叶片面数据和接收叶缘参数，存入对应的计算机内存，其中，所述叶片面数据包括叶片压力面与吸力面的各截面线数据点，所述叶缘参数包括叶片各个截面前缘与尾缘的椭圆长短轴比例值、截止面；坐标变换模块，用于将所述数据点的笛卡尔坐标(x,y,z)变换到圆柱坐标(r,θ，z)，然后变换到二维坐标(m,r*θ)，其中，m表示在（z,r）平面上沿着流线的弧长，m的变换公式如下： m = ∫ ( r u ( u ) ) 2 + ( z u ( u ) ) 2 du , 其中，ru(u)为r(u)关于u的微分，zu(u)为z(u)关于u的微分，r(u)为圆柱坐标r关于u的函数，z(u)为圆柱坐标z关于u的函数，u为流线参数值；二维平面曲线椭圆过渡模块，用于用B样条曲线分别拟合压力面与吸力面的二维数据点，得到二维平面下的压力面曲线和吸力面曲线，取压力面曲线端点的切线作为直线1，吸力面曲线端点的切线作为直线2，叶缘截止直线作为直线3；在此基础上生成给定长短轴比例的椭圆使其与直线1、直线2以及直线3相切，且椭圆的长轴方向与中弧线切线方向一致，生成的椭圆作为最终所述二维坐标下椭圆形叶缘轮廓线，将椭圆形叶缘轮廓线与叶片曲线组合可以得到封闭的二维叶片轮廓线；三维曲面生成模块，用于根据三维坐标变换到二维坐标的映射关系，逆变换可将二维叶片轮廓线转换成三维叶片轮廓线；最后对所有三维轮廓线蒙面以生成叶片面；数据输出模块，用于在指定路径下输出叶片数据文件。