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-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↑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-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-系列翼型，这-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-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-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rdr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-个垂直于轴向的平面去截这个叶片截面，得到-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-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: