基于Solidworks軸流泵葉輪葉片的三維建模方法
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軸流泵葉輪葉片是一種特殊的曲面零件，這種零件的幾何造型是三維建模中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。基于Solidworks的三維建模功能，研究了軸流泵葉輪葉片的三維建模方法，并以具體實(shí)例實(shí)現(xiàn)T軸流泵葉輪葉片的三維模型。
1 引言
在葉輪機(jī)械的水力設(shè)計(jì)中，為了設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的泵，目前的發(fā)展是采用正反問(wèn)題相互迭代的方法，根據(jù)初步設(shè)計(jì)的泵，進(jìn)行三維湍流計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，修正某些幾何邊界，再進(jìn)行流動(dòng)計(jì)算，采用人機(jī)對(duì)話，反復(fù)迭代，會(huì)得到性能優(yōu)良，即高效率，并滿足空化條件及其它要求的泵。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力和流體計(jì)算動(dòng)力學(xué)的迅速發(fā)展，尤其是三維流動(dòng)分析的使用，三維數(shù)值模擬應(yīng)用越來(lái)越廣。這里基于Solidworks的三維建模功能，研究軸流泵葉輪葉片的三維建模方法。
2 基于Solidworks軸流泵葉輪葉片三維建模方法
在軸流泵葉輪葉片的設(shè)計(jì)和加工中，葉片的表面是由翼型的型值點(diǎn)給定的。用半徑為:和r十dr的兩個(gè)無(wú)限接近且與葉輪軸同軸的圓柱面截取一個(gè)微小圓柱層，取出并沿其母線切開(kāi)展為平面，葉片被圓柱面截割，其截面在平面上展開(kāi)就組成等距排列的一系列翼型，這一系列翼型稱為平面直列葉柵。在用平面直列葉柵理論設(shè)計(jì)軸流泵葉輪時(shí)，得到在平面上給定的型值點(diǎn)，如果把各型值點(diǎn)擬合的型值曲線直接作為半徑r處的截面輪廓曲線，由此得到的葉輪葉片三維模型誤差較大。因此為了得到比較理想的三維模型，必須尋找一種好的方法。經(jīng)分析可知，如果能得到半徑r處的截面，問(wèn)題就解決了。如何由翼型型值點(diǎn)得到半徑r處的截面呢尸根據(jù)Solidworks的建模功能，研究了如下的方法:先由翼型型值點(diǎn)找到對(duì)應(yīng)的截面在翼型展開(kāi)面上的投影點(diǎn)，把各投影點(diǎn)擬合為投影曲線，然后通過(guò)一些命令就可得到軸流泵葉輪葉片的截面。其中最關(guān)鍵的是找出型值點(diǎn)與投影點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。下面對(duì)型值點(diǎn)與投影點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析推導(dǎo)。
如果用半徑為r和r+dr兩個(gè)無(wú)限接近且與葉輪軸同軸的圓柱面去截葉輪葉片，其單個(gè)葉片截面如圖1所示。然后用一個(gè)垂直于軸向的平面去截這個(gè)葉片截面，得到一圓弧線如圖2所示。圖2中S表示截面的投影方向，P表示投影平面，S方向與平面P垂直，軸向方向?yàn)橛杉埫嫱庵赶蚶铮珹點(diǎn)是截面一輪廓點(diǎn)，AC的長(zhǎng)為A點(diǎn)到投影方向S的距離，長(zhǎng)度為N, AB弧長(zhǎng)為M, B為AB弧長(zhǎng)所對(duì)的圓心角，r為圓柱面半徑。則有:
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