[发明专利]用于对非轴对称表面进行建模的方法

说明书

本发明涉及一种用于对部件(1)的一个部分(2)的非轴对称表面(S)的至少一部分进行建模的方法，所述部分(2)由第一极值平面和第二极值平面(PS，PR)界定。该方法的特征在于，该方法包含通过用于处理来自设备(10)的数据的装置(11)实施的以下步骤：(a)对构成所述表面(S)的至少两个非轴对称基本表面(Sk，SI，SE)进行建模，基本表面(Sk，SI，SE)中的每个在部分(S)的两个极值平面(PS，PR)之间延伸，基本表面并列以便在所述极值平面(PS，PR)的级处具有至少C¹的交叉点并具有至少一个间断；(b)构建与第一表面和第二表面相切的至少一个C¹连接曲线(CR)；(c)局部地修正第一基本表面和第二基本表面(Sk，SI，SE)以便将所述连接曲线(CR)保持靠近所述间断；以及(d)在所述设备(10)的一个接口装置(13)上还原所获得的表面(S)的所述至少一部分。

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计。

更准确地，本发明涉及一种诸如轮毂或壳体的部件的非轴对称表面的建模过程。

背景技术

针对持续改善设备、尤其是例如涡轮反应器转子(也就是，由固定有径向延伸的叶片的轮毂形成的组装件，如图1a所示)的航空设备的性能的需要，现今对计算机建模工具的使用产生了影响。

这些工具通过执行许多模拟计算以自动地优化部件的一些特征来帮助设计部件。

鉴于普遍的特定条件，现今对转子的几何空气动力学和/或声学的最优效果的研究导致生产出在导管(vein)的水平处具有非轴对称壁(即，根据与旋转轴线垂直的平面的部段是非圆形的)的轮毂，导管即叶片之间的用于流体流动的所有管道。非轴对称导管限定出三维空间的整个环形表面(轮毂的一“部分(tranche)”)。

通常，优化部件的特征需要将待优化的规律(换而言之，描述物理量在给定环境下根据曲线沿部件的值的一个或多个曲线)参数化，即，使该规律成为N个输入参数的函数。优化包括：在约束下改变(通常随机地)这些不同的参数，直到针对预定准则达到确定参数的最优值。然后通过来自确定的通过点的插值获得“平滑”曲线。

必要的计算量与问题的输入参数的数量(线性地或甚至指数地)直接相关。

存在许多规律的参数化的方法，并且两个主要类别可以具体地区分为：

-离散模型：规律通过在最优化期间一个接一个移位的多个点的位置来限定；

-参数模型：规律经由文献中已知的数学曲线来限定，所述数学曲线例如为贝塞尔曲线或NURBS曲线(非均匀有力B样条(non–uniform rational B–splines))。

在非轴对称导管的精确案例中已经开发了特定的参数化方法论。可以通过壁的水平处的吸引力点来区分方法(已知为修正方法)的族，即凹陷和凸起的限定，凹陷和凸起包含轴对称表面和暴露的凹陷和凸起。

替代性地，已提出通过对“部段”进行表征的称为修正方法的方法。用于流体通过的每个部段在两个叶片之间被引出，并且根据这些部段对壁进行进化。

换而言之，根据叶片之间的多个流体流动路径将规律参数化(重复上文通常说明的方法论)，以便限定出在壁的整个外周上与导管相对应的多个基本表面。

尽管从空气动力学视角来看更引人关注，但是通过对部段进行表征的方法远远地更复杂并很少运用。

事实上，如稍后将描述的图1c中明显示出的，产生的困难中的一个涉及基本表面之间(尤其是叶片的上游和下游)的连续性。事实上，部段在叶片的拱腹处和拱背处不能相同，这牵涉叶片的有问题的“梯级”上游和下游。

现今没有使航空力学(aeromechanically)音几何学守恒的对部段进行表征的方法(即，没有任何奇点)。