一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法技术

本发明专利技术属于叶轮机械气动模型技术领域，具体涉及一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，包括如下步骤：步骤S1、读取叶片的三维实体模型，包括压力面、吸力面、前缘和尾缘；步骤S2、对压力面和吸力面分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过网格面上的节点分布生成均不具备完全方向性的压力面和吸力面；步骤S3、对不具备完全方向性的压力面和吸力面进行放样，生成具备方向性的压力面和吸力面；步骤S4、将具备方向性的压力面和吸力面组合，并与流道线合并，生成几何实体。本发明专利技术的建模方法，通过压力面和吸力面上的网格节点分布代替点集在各叶高截面的分布，能对叶片快速建立气动模型，建模精度高；不必处理大量数据，可有效减缓眼部疲劳。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法
本专利技术涉及叶轮机械气动模型
，尤其涉及一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法。
技术介绍
叶轮机械气动性能数值计算的前提是对气动模型进行网格拓扑，市场上现有的针对叶轮机械的网格生成软件和程序有很多，可以方便快捷地生成结构化网格。但这些网格生成软件或程序大多数对三维模型或者数值模型要求较为严格，或要求为简洁准确的三维叶片模型，或要求为能够代表叶片的按某种格式排列的数据点。叶轮机械叶片的三维实体模型通常由各种片体、曲面经剪裁缝合得到，在与网格生成软件对接时，一些经处理的线条或曲面仍然会有多余的部分，不能成功被利用。且市面上的一些将三维实体模型转化为气动模型的软件往往精度不够高，常常导致叶片前缘及其附近变形，故此需要将其处理成按某种格式排列的数据点。在叶片建模过程中，为了得到数据点，需要首先使用子午流线截取不同叶高截面的叶型；在叶型上(包括压力面、吸力面、前缘、尾缘等)布置合适的数据点；导出不同截面上的数据点，前缘、尾缘数据点分别分成两部分，相应地配给压力面和吸力面，再按从前缘到尾缘的顺序将点分别沿压力面、吸力面排列，得到两列数据点；最后将不同叶高截面上的数据点按压力面、吸力面的顺序进行排列，即得到可进行网格划分的叶片气动模型。上述方法得到的数据点在导出后顺序是打乱的，需要对数据进行进一步处理，数据处理需要分别对压力面、吸力面、前缘、尾缘分别进行排序，排序需要按实际模型进行确定，经常与数据代数大小有区别，之后将数据整体组合或分别组合也需要按顺序进行。整个过程中大量数据需要手动处理，工作量大，容易出错，极易引起操作者视觉疲劳。此外，如果针对的叶片尺寸大、扭曲程度高，需要更多的叶高截面数据和更多的布点去精确建模，极大地增加了数据处理的工作量，需要耗费更多的时间和精力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，在保证建模精度的条件下解决现有气动建模方法耗费时间长、占用个人精力多、易出错等问题，能对叶轮机械的叶片快速进行气动模型建模，建模时间短，建模精度高；操作者不必处理大量数据，可以有效减缓眼部疲劳。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，包括：步骤S1、读取叶片的三维实体模型，所述三维实体模型包括压力面、吸力面、前缘和尾缘；步骤S2、对所述压力面和所述吸力面分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过两个所述网格面上的节点分布生成不具备完全方向性的所述压力面和所述吸力面；步骤S3、对不具备完全方向性的所述压力面和所述吸力面进行放样，生成具备方向性的压力面和吸力面；步骤S4、将具备方向性的所述压力面和所述吸力面组合，并与流道线合并，生成几何实体。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S1中，以线和面的方式读取所述叶片的所述三维实体模型。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S2前，还包括：S021、将所述前缘和所述尾缘分别打断，各形成两部分；S022、将打断后的两部分所述前缘分别与所述压力面、所述吸力面进行组合，将打断后的两部分所述尾缘分别与所述压力面、所述吸力面进行组合，生成组合的所述压力面和所述吸力面。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S2中，还包括增加所述网格面的控制点使所述网格面贴合所述三维实体模型。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S3前，还包括在所述压力面和所述吸力面上分别插入多条叶高截面线。作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述压力面插入的所述叶高截面线条数等于所述吸力面插入的所述叶高截面线条数。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S3中，在所述压力面和所述吸力面上沿叶高方向分别依次拾取多个所述叶高截面线并进行放样。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S3中，放样后的所述压力面和所述吸力面均沿展向具备方向性。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S3后，还包括将所述压力面和所述吸力面以数据格式输出。作为本专利技术的一种优选的技术方案，在所述步骤S4后，还包括将所述几何实体以数据格式导出，形成气动模型。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法，用网格节点分布代替点集在各叶高截面上的分布，网格节点设置简单，一次性可以设置整个几何面，不需要在各叶高截面分别设置。通过对压力面和吸力面分别进行网格拓扑生成网格面并得到不具备完全的方向性的几何面，经过放样、压力面和吸力面组合及合并流道线，最终生成几何实体。整个建模过程不需要直接面对数据处理，将大量繁琐的数据排序处理变成对线、面等地直观处理，减少出错率；操作者不必面对大量数据，可以有效减缓眼部疲劳。针对大尺寸弯扭叶片、多级叶轮机械，在保证建模精度的前提下极大地减少了数据处理的工作量，对于三级轴流叶轮机械，气动建模时间可以缩短一半，叶片级数越多、模型越复杂，取得的时间收益越大。附图说明图1是本专利技术实施例提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法中读取的仅包含线和面的三维实体模型；图3是本专利技术实施例提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法中面网格贴合压力面和前缘的示意图；图4是图3的局部放大示意图；图5是本专利技术实施例提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法中通过叶高截面线放样得到的压力面；图6是本专利技术实施例提供的叶轮机械叶片气动模型的建模方法中压力面和吸力面合并流道线后的叶片结构示意图。图中：1、压力面；2、吸力面；3、前缘；4、尾缘；5、轮盘；6、轮盖；7、叶高截面线；100、主节点；200、叶片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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专利技术中的具体含义。在本专利技术中，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。在本实施例的描述中，术语“上”、“下”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、读取叶片(200)的三维实体模型，所述三维实体模型包括压力面(1)、吸力面(2)、前缘(3)和尾缘(4)；/n步骤S2、对所述压力面(1)和所述吸力面(2)分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过两个所述网格面上的节点分布生成不具备完全方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)；/n步骤S3、对不具备完全方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)进行放样，生成具备方向性的压力面(1)和吸力面(2)；/n步骤S4、将具备方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)组合，并与流道线合并，生成几何实体。/n

【技术特征摘要】
1.一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、读取叶片(200)的三维实体模型，所述三维实体模型包括压力面(1)、吸力面(2)、前缘(3)和尾缘(4)；
步骤S2、对所述压力面(1)和所述吸力面(2)分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过两个所述网格面上的节点分布生成不具备完全方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)；
步骤S3、对不具备完全方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)进行放样，生成具备方向性的压力面(1)和吸力面(2)；
步骤S4、将具备方向性的所述压力面(1)和所述吸力面(2)组合，并与流道线合并，生成几何实体。


2.根据权利要求1所述的叶轮机械叶片气动模型的建模方法，其特征在于，在所述步骤S1中，以线和面的方式读取所述叶片(200)的所述三维实体模型。


3.根据权利要求1所述的叶轮机械叶片气动模型的建模方法，其特征在于，在所述步骤S2前，还包括：
S021、将所述前缘(3)和所述尾缘(4)分别打断，各形成两部分；
S022、将打断后的两部分所述前缘(3)分别与所述压力面(1)、所述吸力面(2)进行组合，将打断后的两部分所述尾缘(4)分别与所述压力面(1)、所述吸力面(2)进行组合，生成组合的所述压力面(1)和所述吸力面(2)。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亚茹，陈波，周翔，王进，王石柱，
申请(专利权)人：上海尚实能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31