[发明专利]一种拉伸式船用螺旋桨边界线逆向改型方法

说明书

本发明公开了一种拉伸式船用螺旋桨边界线逆向改型方法，运用逆向工程技术对船用螺旋桨边界曲线进行拉伸式的改型设计，通过移动导边侧和随边侧的约束面的位置来控制桨叶的形状，经过fluent软件模拟发现在随边侧约束面沿着Z轴负向移动使螺旋桨的推进效率得到较大的提高，而导边侧的约束面的移动对推进效率影响较小，但是在随边侧向Z轴正向移动2mm时推进效率有明显增加，这种基于逆向工程的船用螺旋桨边界曲线拉伸式的改型方法对于提高螺旋桨的推进效率具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种螺旋桨边界线逆向改型方法，具体涉及一种拉伸式船用螺旋桨边界线逆向改型方法。

背景技术

螺旋桨是船舶推进器的核心部件，其曲面模型的建立是螺旋桨设计的关键问题。传统的螺旋桨的设计主要依靠大量的图谱和经验公式，过分依赖设计人员的实际经验，从而影响了螺旋桨的开发周期和成本。

近年来计算机辅助设计被广泛应用到螺旋桨的设计中，取得了一定的进展。王小旭等对船用螺旋桨建立了三维CAD模型、复杂动区域的网格模型，并在湍流模型下，对船用螺旋桨的工作压力、流场及速度进行了分析；张田蕾等运用图谱法进行了船用螺旋奖的设计，通过计算流体动力学分析了船用螺旋奖的水动力性能，最后进行了流固藕合分析获得了浆叶变形和等效应力的数据。路慧彪等实现了对有限叶船用螺旋桨图谱的计算机辅助设计，并用程序实现了螺旋桨的参数化设计；赵威等通过改变螺旋桨几何参数分析了螺旋桨的螺距、拱度、侧斜、纵倾等几何参数与桨叶负荷分布及水动力性能的影响；张以良等应用贝塞尔曲线拟合原理实现了船用螺旋桨的参数化设计，采用贝塞尔曲线对螺旋桨的径向参数分布进行控制，并通过遗传算法进行优化。这些研究采用数字化的手段对船用螺旋桨进行了设计分析，为后续的研究提供了重要的参考，但是在螺旋桨逆向改性设计方面涉及较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种能够显著提高螺旋桨的推进效率的拉伸式船用螺旋桨边界线逆向改型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种拉伸式船用螺旋桨边界线逆向改型方法，其创新点在于：具体步骤如下：

（1）运动三维激光扫描仪对船用螺旋桨桨叶进行数据采集，获得螺旋桨桨面的点云数据；

（2）在Imageware软件中进行点云编辑，提取边界曲线和桨面的部分点云；

（3）将提取的点云导入UGNX软件中，运动UG/OPEN API进行二次开发；

（4）运用UG二次开发将螺旋桨边界点云用以矩形箱体包裹住，将靠近随便和导边的平面称为约束面；

（5）定义步骤（4）中的点云与随边的平面和导边的平面的约束关系，通过沿着Z轴方向移动随边侧约束面和导边侧约束面位置，实现螺旋桨边界点云形状的改变；

（6）然后经过曲面和曲线的重构，从而形成新的螺旋桨桨叶，完成了对拉伸式船用螺旋桨边界线的逆向改型。

本发明的有益效果如下：运用逆向工程技术对船用螺旋桨边界曲线进行拉伸式的改型设计，通过移动导边侧和随边侧的约束面的位置来控制桨叶的形状，经过fluent软件模拟发现在随边侧约束面沿着Z轴负向移动使螺旋桨的推进效率得到较大的提高，而导边侧的约束面的移动对推进效率影响较小，但是在随边侧向Z轴正向移动2mm时推进效率有明显增加，这种基于逆向工程的船用螺旋桨边界曲线拉伸式的改型方法对于提高螺旋桨的推进效率具有较高的应用价值。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的螺旋桨边界点云拉压式变形示意图；

图3为本发明的随边侧约束面移动±5mm之后的推力曲线图；

图4为本发明的随边侧约束面移动±10mm之后的扭矩曲线图；