[发明专利]肘形尾水管全参数化三维建模方法

说明书

本发明涉及三维数字模型构建技术领域，公开了一种肘形尾水管全参数化三维建模方法，包括如下步骤：建立尾水管输入轴系和截面单线图组件，输出截面单线轮廓、8个耦合点和1个中心点，8个耦合点用于相邻单线图的节点耦合，用所有单线图的中心点拟合生成中心轴线，以尾水管中心轴线为脊线，两相邻单线图按耦合点编号对应耦合放样，建立分段实体组件，输入元素为两相邻单线图和尾水管中心轴线，输出分段实体，再将所有分段实体经布尔结合运算生成尾水管整体实体模型。本发明肘形尾水管全参数化三维建模方法，以包含各截面定位和截面尺寸参数的设计表为输入，快速建立肘形尾水管全参数化三维模型，并能动态修改。

技术领域

本发明涉及模型构建技术领域，具体涉及一种肘形尾水管全参数化三维建模方法。

背景技术

水电站厂房肘形尾水管是反击式水轮机的重要过流部件，其结构为大跨度空腔异形体，形状复杂，受力复杂，其尺寸及体形在很大程度上影响到水电站下部土建工程的投资及水轮机运行的效率和稳定性。

厂房肘形尾水管形体是由水力学实验得出的，用形体坐标和尺寸作为主要的控制参数，由于肘形尾水管的设计及施工精度要求高，因此建立全参数高精度的三维模型对优化尾水管结构的尺寸及水电站厂房设计有重要的意义。现在厂房肘形尾水管设计建模，有的局限于简化的分段定型模型，这种设计建模方法相对复杂，精度得不到保证，而且修改繁琐，每次修改模型都要重新全部建立一次。有的依据单线图一个一个的建立截面轮廓，用多截面放样建立模型曲面和实体，此方法参数化程度有较好的提高，但当建立尾水管三维模型时，还是需要手动建立单线图几何节点的耦合关系，操作步骤多，当由于两相邻单线图节点的变化导致耦合关系发生改变时，按原耦合关系放样生成的曲面和实体会产生错误，使结构优化无法顺利开展，三维模型的作用受到限制。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种肘形尾水管全参数化三维建模方法，以包含各截面定位和截面尺寸参数的设计表为输入，快速建立肘形尾水管全参数化三维模型，并能动态修改。

为实现上述目的，本发明所设计的肘形尾水管全参数化三维建模方法，包括如下步骤：

1)建立尾水管输入轴系，轴系为右手系，轴系原点为肘形尾水管锥管段底面的中心点，轴系Y轴为机组中心线的负高程向，X轴为顺水流向；

2)建立截面单线图组件，输入元素为尾水管输入轴系，输入参数为单线图数据表及此单线图编号，输出截面单线轮廓、8个耦合点和1个中心点，8个耦合点用于相邻单线图的节点耦合；

3)用所有单线图的中心点拟合生成中心轴线；

4)以尾水管中心轴线为脊线，两相邻单线图按耦合点编号对应耦合放样，建立分段实体组件，输入元素为两相邻单线图和尾水管中心轴线，输出分段实体；

5)将所有分段实体经布尔结合运算生成尾水管整体实体模型。

优选地，所述步骤2)中，单线图组件建立过程如下：

2a)建立单线图平面局部坐标系，轴系为右手系，以单线图定位点a(xa,ya,0)和定位点i(xi,yi,0)的连线方向为平面局部轴线的V轴向，其连线的中点为原点，平面局部轴线的U轴向与尾水管输入轴系的Z轴平行；

2b)根据单线图尺寸参数，在平面局部坐标系中建立单线图轮廓；

2c)平面局部坐标系UV轴向建立单线图轮廓上的8个耦合点；

2d)将上述步骤封装，建立单线图组件。