[发明专利]基于准均匀B样条曲线的液力变矩器叶片造型方法

权利要求书

1.基于准均匀B样条曲线的液力变矩器叶片造型方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：给定液力变矩器循环圆曲线，循环圆曲线包括内环曲线、外环曲线、叶片进出口边在循环圆视图上的轴面投影；

步骤2：给定单元叶片骨线关键设计参数，由单元叶片骨线参数与一段三次四阶五个控制点的准均匀B样条曲线控制点之间的联系，计算出单元叶片骨线曲线的控制点矩阵，通过对单元叶片骨线控制点进行镜像、旋转、缩放等操作获得真实叶片骨线控制点矩阵，进而构造出真实叶片骨线曲线；

步骤3：单元叶片厚度分布曲线由进口椭圆曲线、一段三次四阶五个控制点的准均匀B样条曲线、出口椭圆曲线光滑连接构成，通过对单元厚度曲线进行平移、缩放等操作获得真实叶片厚度分布曲线；

步骤4：通过对真实叶片骨线曲线进行求导获得各分点的导数，通过各分点导数和法线斜率互相垂直的关系，进而求出各分点处骨线法线的斜率，在该分点法线上叠加对应真实叶片厚度分布曲线分点的高度，最终获得二维叶片压力面和吸力面的坐标；

步骤5：将叶片二维压力面和吸力面曲线经过广义保角变换映射，获得叶片三维空间曲线，通过直纹，缝合等操作，构造出叶片三维空间实体；

所述步骤2具体包括：

单元叶片骨线的控制点矩阵为：

其中，α_i和α_o分别表示单元叶片骨线进口角和出口角，y_l1和y_t3分别表示三次准均匀B样条的第二和四个控制点的y坐标，x^*和y^*分别表示单元叶片骨线峰值控制点的x和y坐标；

将泵轮单元叶片骨线进行镜像旋转缩放，最后再逆时针旋转90°可得其真实叶片骨线2D展开曲线的控制点坐标：

其中，在泵轮和涡轮叶片骨线中表示叶片弦长与径向之间的夹角，在导轮叶片骨线中表示叶片弦长与轴向之间的夹角，L表示循环圆视图中叶片进出口边截取的内、外环的曲线长度；

将涡轮单元叶片骨线进行镜像旋转缩放，最后再顺时针旋转90°可得其真实叶片骨线2D展开曲线的控制点坐标：

将导轮单元叶片骨线进行旋转缩放，最后再逆时针旋转90°可得其真实叶片骨线2D展开曲线的控制点坐标：

所述步骤3具体包括：

单元叶片厚度分布曲线的控制点矩阵为：

其中，r_i和r_o分别表示单元叶片厚度分布曲线入口和出口半径；β_i和β_o分别表示单元叶片厚度分布曲线入口和出口倾角；x_h^*和y_h^*分别表示单元叶片厚度分布曲线的峰值控制点的x和y坐标，y_h1表示第二控制点的y坐标，x_h3表示第四控制点的x坐标；

单元叶片厚度分布首尾椭圆曲线参数方程为：

其中，θ为参变量表示椭圆曲线上的点和原点之间直线与x轴正方向的夹角，a_i和a_o分别表示入口椭圆中心与(0,0)之间的距离，出口椭圆中心与(1,0)之间的距离，(x_i,y_i)和(x_o,y_o)表示入口椭圆和出口椭圆曲线的坐标；

所述步骤5具体包括：

广义保角变换的空间2D-3D映射关系为：

或者将广义坐标点(x_i,y_i)表示成矩阵形式有：

其中，(S_i,L_i)表示叶片型线的二维展开视图中对应分点的横坐标和纵坐标；R_i为循环圆视图中对应分点的R坐标，θ_i表示正视图中分点和原点连线与映射基准轴之间的夹角；θ_α和θ_β分别表示正视图中叶片曲线进口与纵轴之间夹角和对应分点与叶片进口点之间的夹角。