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基于Solidworks轴流泵叶轮叶片的三维建模方法
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  • 基于Solidworks轴流泵叶轮叶片的三维建模方法

    轴流泵叶轮叶片是一种特殊的曲面零件,这种零件的几何造型是三维建模中的重点和难点。基于Solidworks的三维建模功能,研究了轴流泵叶轮叶片的三维建模方法,并以具体实例实现T轴流泵叶轮叶片的三维模型。
      1 引言
      在叶轮机械的水力设计中,为了设计出性能优良的泵,目前的发展是采用正反问题相互迭代的方法,根据初步设计的泵,进行三维湍流计算,根据计算结果,修正某些几何边界,再进行流动计算,采用人机对话,反复迭代,会得到性能优良,即高效率,并满足空化条件及其它要求的泵。近几年来,随着计算机计算能力和流体计算动力学的迅速发展,尤其是三维流动分析的使用,三维数值模拟应用越来越广。这里基于Solidworks的三维建模功能,研究轴流泵叶轮叶片的三维建模方法。
      2 基于Solidworks轴流泵叶轮叶片三维建模方法
      在轴流泵叶轮叶片的设计和加工中,叶片的表面是由翼型的型值点给定的。用半径为:和r十dr的两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面截取一个微小圆柱层,取出并沿其母线切开展为平面,叶片被圆柱面截割,其截面在平面上展开就组成等距排列的一系列翼型,这一系列翼型称为平面直列叶栅。在用平面直列叶栅理论设计轴流泵叶轮时,得到在平面上给定的型值点,如果把各型值点拟合的型值曲线直接作为半径r处的截面轮廓曲线,由此得到的叶轮叶片三维模型误差较大。因此为了得到比较理想的三维模型,必须寻找一种好的方法。经分析可知,如果能得到半径r处的截面,问题就解决了。如何由翼型型值点得到半径r处的截面呢尸根据Solidworks的建模功能,研究了如下的方法:先由翼型型值点找到对应的截面在翼型展开面上的投影点,把各投影点拟合为投影曲线,然后通过一些命令就可得到轴流泵叶轮叶片的截面。其中最关键的是找出型值点与投影点的对应关系。下面对型值点与投影点的对应关系进行分析推导。
      如果用半径为r和r+dr两个无限接近且与叶轮轴同轴的圆柱面去截叶轮叶片,其单个叶片截面如图1所示。然后用一个垂直于轴向的平面去截这个叶片截面,得到一圆弧线如图2所示。图2中S表示截面的投影方向,P表示投影平面,S方向与平面P垂直,轴向方向为由纸面外指向里,A点是截面一轮廓点,AC的长为A点到投影方向S的距离,长度为N, AB弧长为M, B为AB弧长所对的圆心角,r为圆柱面半径。则有:
    ...
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