一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法技术

本发明专利技术公开一种冲击式水轮机水斗根部过渡的自适应方法，本发明专利技术将水斗正面分为正面主体区域和正面过渡区域，将水斗背面分为背面主体区域和背面过渡区域，需要对水斗进行单独的几何变换时，采用本发明专利技术算法对正面主体区域、正面过渡区域、背面主体区域和背面过渡区域的曲面参数函数采用不同的变换算法，保证水斗主体实现需要的几何变换，同时相邻水斗根部实现自适应光滑过渡，提高设计工作效率。提高设计工作效率。提高设计工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法


[0001]本专利技术涉及一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法，可用于对冲击式水斗进行几何变换时，保证相邻水斗根部自适应光滑过渡。

技术介绍

[0002]冲击式水轮机在高水头电站中应用比较普遍，并且单机容量不断增加。作为冲击式水轮机的核心部件，冲击式水轮机的转轮即水斗式转轮的性能至关重要，在冲击式转轮设计中，经常需要对水斗进行单独的几何变换，在进行水斗几何变换时，每个水斗都有相应的基准点，不同水斗的变换基准点是不同时，这样进行水斗变换后，原本根部光滑过渡连接的相邻水斗在变换后根部连接或存在干涉现象，或出现缺肉现象，需要对变换后的水斗根部曲面反复修正才能达到光滑过渡的目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过水斗根部过渡自适应算法，对水斗主体和水斗根部过渡区采用不同的变换算法，实现水斗几何变换时水斗根部的自适应光滑过渡，提高设计工作效率，本专利技术的技术方案为：
[0004]步骤一：以冲击式水轮机转轮上的任意水斗作为水斗根部过渡计算的基础水斗，与基础水斗背面相连的水斗为前一水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法，其特征包括如下步骤：步骤一：以冲击式水轮机转轮(1)上的任意水斗(2)作为水斗根部(3)过渡计算的基础水斗(4)，与基础水斗(4)背面(8)相连的水斗(2)为前一水斗(5)，与基础水斗(4)正面(7)相连的水斗(2)为后一水斗(6)，所有水斗(2)几何全等，将所有水斗(2)正面(7)分为正面本体区域(9)和正面过渡区域(10)，将所有水斗(2)背面(8)分为背面本体区域(11)和背面过渡区域(12)，其中正面本体区域(9)与正面过渡区域(10)有共同的边界线正面分型线(13)，并一阶导数连续，背面主体区域(11)与背面过渡区域(12)有共同的边界线背面分型线(14)，并一阶导数连续，基础水斗(4)的正面过渡区域(10)与后一水斗(6)的背面过渡区域(12)有共同的边界线正背面分型线(15)，并一阶导数连续，基础水斗(4)的背面过渡区域(12)与前一水斗(5)的正面过渡区域(10)有共同的边界线正背面分型线(15)，并一阶导数连续；步骤二：以转轮(1)的转动中心线(16)与转轮对称面(17)的交点为转轮(1)的整体坐标系原点(18)，以转轮(1)的转动中心线(16)为转轮(1)的整体坐标系的z轴，以转轮对称面(18)上的过坐标原点(18)的一条指定直线为x轴，以z轴与x轴的矢量积为y轴，建立转轮(1)的整体坐标系(19)；步骤三：确定转轮(1)上每个水斗(2)变换计算的基准点(20)，每个水斗的基准点(20)与相应水斗(2)的位置关系几何全等，基础水斗(4)的基准点(20)在转轮(1)的整体坐标系(19)中的坐标为(x0,y0,z0)，简记为将转轮(1)的整体坐标系(19)平移到基础水斗(4)的基准点(20)，产生新的坐标系为基础水斗(4)的贴体坐标系(21)，转轮(1)的整体坐标系(19)转换到基础水斗(4)的贴体坐标系(21)的公式为其中为任意空间点在贴体坐标系(21)中的坐标(x
t
,y
t
,z
t
)，为相应空间点在整体坐标系(19)中的坐标(x,y,z)；步骤四：在转轮(1)的整体坐标系(19)中基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度为对应的变换矩阵为A；步骤五：在基础水斗(4)的贴体坐标系(21)下建立正面本体区域(9)的曲面参数函数(f
px
(u,v),f
py
(u,v),f
pz
(u,v))，简记为正面过渡区域(10)的曲面参数函数(f
prx
(u,v),f
pry
(u,v),f
prz
(u,v))，简记为背面本体区域(11)的曲面参数函数(f
sx
(u,v),f
sy
(u,v),f
sz
(u,v))，简记为背面过渡区域(12)的曲面参数函数(f
srx
(u,v),f
sry
(u,v),f
srz
(u,v))，简记为以上各曲面函数的(u,v)参数变化范围为[0,1]
×
[0,1]，正面本体区域(9)的曲面参数函数在u＝1时对应正面分型线(13)，正面过渡区域(10)的曲面参数函数在u＝0时对应正面分型线(13)，在u＝1时对应基础水斗(4)与后一水斗(6)的正背面分型线(15)，背面本体区域(11)的曲面参数函数在u＝1时对应背面分型线(14)，背面过渡区域(12)的曲面参数函数在u＝0时对应背面分型线(14)，在u＝1时对应基础水斗(4)与前一水斗(5)的正背面分型线(15)；
步骤六：当需要对水斗(2)主体按比例系数k进行缩放，并保证相邻水斗(2)的水斗根部(3)光滑过渡连接时，在转轮(1)的整体坐标系建立新的正背面分型线(15)函数(T
x
(v),T
y
(v),T
z
(v))，简记为在贴体坐标系(21)建立正面过渡权函数w
p
(u)和背面过渡权函数w
s
(u)，再在基础水斗(4)的贴体坐标系(21)分别对正面本体区域(9)的曲面参数函数正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面本体区域(11)的曲面参数函数和背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：进行下列变换：进行下列变换：进行下列变换：其中为变换后的正面本体区域(9)的曲面参数函数(F
px
(u,v),F
py
(u,v),F
pz
(u,v))，为变换后的背面本体区域(11)的曲面参数函数(F
sx
(u,v),F
sy
(u,v),F
sz
(u,v))，为变换后的正面过渡区域(10)的曲面参数函数(F
prx
(u,v),F
pry
(u,v),F
prz
(u,v))，为变换后的正面过渡区域(12)的曲面参数函数(F
srx
(u,v),F
sry
(u,v),F
srz
(u,v))；这样就完成了水斗(2)主体按比例系数k缩放时水斗根部(3)的自适应过渡计算；步骤七：当需要在转轮(1)的整体坐标系中将基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，建立正面过渡权函数w
p
(u)和背面过渡权函数w
s
(u)，在转轮(1)的整体坐标系建立新的正背面分型线(15)函数(T
x
(v),T
y
(v),T
z
(v))，简记为并在基础水斗(4)的贴体坐标系分别对正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：进行下列变换：其中为变换后的正面过渡区域(10)的曲面参数函数(F
prx
(u,v),F
pry
(u,v),F
prz
(u,v))，为变换后的正面过渡区域(12)的曲面参数函数(F
srx
(u,v),F
sry
(u,v),F
srz
(u,v))；这样就完成了基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时水斗根部(3)的自适应过渡计算；
步骤八：当需要对水斗(2)主体按比例系数k进行缩放，同时将基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，在转轮(1)的整体坐标系建立临时正背面分型线(15)函数新的正背面分型线(15)函数(T
x
(v),T
y
(v),T
z
(v))，简记为并在基础水斗(4)的贴体坐标系下建立正面比例过渡权函数w
kp
(u)、背面比例过渡权函数w
ks
(u)、正面旋转过渡权函数w
rp
(u)和背面旋转过渡权函数w
rs
(u)，并在基础水斗(4)的贴体坐标系分别对正面本体区域(9)的曲面参数函数正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面本体区域(11)的曲面参数函数和背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：进行下列变换：进行下列变换：进行下列变换：其中为变换后的正面本体区域(9)的曲面参数函数(F
px
(u,v),F
py
(u,v),F
pz
(u,v))，为变换后的背面本体区域(11)的曲面参数函数(F
sx
(u,v),F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李任飞，覃大清，刘永新，王茜芸，夏溢，许义群，张春，柏勇，李树林，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，
类型：发明
国别省市：