[发明专利]一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法

说明书

本发明属于叶轮机械气动模型技术领域，具体涉及一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，包括如下步骤：步骤S1、读取叶片的三维实体模型，包括压力面、吸力面、前缘和尾缘；步骤S2、对压力面和吸力面分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过网格面上的节点分布生成均不具备完全方向性的压力面和吸力面；步骤S3、对不具备完全方向性的压力面和吸力面进行放样，生成具备方向性的压力面和吸力面；步骤S4、将具备方向性的压力面和吸力面组合，并与流道线合并，生成几何实体。本发明的建模方法，通过压力面和吸力面上的网格节点分布代替点集在各叶高截面的分布，能对叶片快速建立气动模型，建模精度高；不必处理大量数据，可有效减缓眼部疲劳。

技术领域

本发明涉及叶轮机械气动模型技术领域，尤其涉及一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法。

背景技术

叶轮机械气动性能数值计算的前提是对气动模型进行网格拓扑，市场上现有的针对叶轮机械的网格生成软件和程序有很多，可以方便快捷地生成结构化网格。但这些网格生成软件或程序大多数对三维模型或者数值模型要求较为严格，或要求为简洁准确的三维叶片模型，或要求为能够代表叶片的按某种格式排列的数据点。

叶轮机械叶片的三维实体模型通常由各种片体、曲面经剪裁缝合得到，在与网格生成软件对接时，一些经处理的线条或曲面仍然会有多余的部分，不能成功被利用。且市面上的一些将三维实体模型转化为气动模型的软件往往精度不够高，常常导致叶片前缘及其附近变形，故此需要将其处理成按某种格式排列的数据点。在叶片建模过程中，为了得到数据点，需要首先使用子午流线截取不同叶高截面的叶型；在叶型上(包括压力面、吸力面、前缘、尾缘等)布置合适的数据点；导出不同截面上的数据点，前缘、尾缘数据点分别分成两部分，相应地配给压力面和吸力面，再按从前缘到尾缘的顺序将点分别沿压力面、吸力面排列，得到两列数据点；最后将不同叶高截面上的数据点按压力面、吸力面的顺序进行排列，即得到可进行网格划分的叶片气动模型。

上述方法得到的数据点在导出后顺序是打乱的，需要对数据进行进一步处理，数据处理需要分别对压力面、吸力面、前缘、尾缘分别进行排序，排序需要按实际模型进行确定，经常与数据代数大小有区别，之后将数据整体组合或分别组合也需要按顺序进行。整个过程中大量数据需要手动处理，工作量大，容易出错，极易引起操作者视觉疲劳。此外，如果针对的叶片尺寸大、扭曲程度高，需要更多的叶高截面数据和更多的布点去精确建模，极大地增加了数据处理的工作量，需要耗费更多的时间和精力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，在保证建模精度的条件下解决现有气动建模方法耗费时间长、占用个人精力多、易出错等问题，能对叶轮机械的叶片快速进行气动模型建模，建模时间短，建模精度高；操作者不必处理大量数据，可以有效减缓眼部疲劳。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种叶轮机械叶片气动模型的建模方法，包括：

步骤S1、读取叶片的三维实体模型，所述三维实体模型包括压力面、吸力面、前缘和尾缘；

步骤S2、对所述压力面和所述吸力面分别进行网格拓扑，得到两个网格面，通过两个所述网格面上的节点分布生成不具备完全方向性的所述压力面和所述吸力面；

步骤S3、对不具备完全方向性的所述压力面和所述吸力面进行放样，生成具备方向性的压力面和吸力面；

步骤S4、将具备方向性的所述压力面和所述吸力面组合，并与流道线合并，生成几何实体。

作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤S1中，以线和面的方式读取所述叶片的所述三维实体模型。

作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤S2前，还包括：

S021、将所述前缘和所述尾缘分别打断，各形成两部分；