基于点云的可变式进气歧管曲面重建及流体分析

摘要

逆向工程是制造业中消化吸收先进技术、缩短产品再设计与制造的重要支撑技术，是先进制造技术的核心技术之一。可变式进气歧管能提高进气效率，是发动机低转速时能提高缸内负压的可变机构。本文主要进行可变式进气歧管的三维曲面重建和空气流动模拟分析的研究。探索了一种新的三维曲面重建方法，并对其进行的空气流动模拟分析，为可变式进气歧管的设计和改进提供了方向，为后续进行气缸的燃烧模拟提供依据。
　　第一部分先用天远三维扫描仪获取可变式进气歧管的点云数据，再用CATIAV5软件对其进行点云预处理，先导入点云，然后删除跳点、坏点及噪声点。本文提出了弦高差的过滤方式过滤多余密集的点，可大大减少点云数据。本文提出了基于截面曲线的曲面模型方法来构造曲面，包括曲线拟合和蒙面曲面的生成两个步骤。其中曲线拟合是一个在给定误差下进行曲线逼近的过程，当曲线拟合完成之后，整个曲面的控制点的数目也就确定了。而蒙面曲面的生成则要求生成的曲面通过一系列的曲线，它最终生成曲面所需要的控制顶点和相应的节点矢量。用这种方法构建可变式进气歧管的三维几何模型，光顺性满足要求。
　　第二部分用STAR-CD流体软件对可变式进气歧管进行空气流动数值模拟分析。本文提出了把用CATIA重建的三维曲面导入pro-STAR/surf进行曲面修复，再导入pro-STAR/amm的方法进行网格划分，最后进行紊流实验的仿真及分析。用Matlab绘制的仿真图基本与实验值相吻合。

目录

基于点云的可变式进气歧管曲面重建及流体分析

SURFACE RECONSTRUCTION AND CFD ANALYSE OFVARIABLE INTAKE MANIFOLD BASED ON POINT CLOUD

摘要

Abstract

目 录

第1 章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外逆向工程的研究现状及应用领域

1.2.1 国内外逆向工程的研究现状

1.2.2 逆向工程的应用领域

1.3 CFD 发展现状及趋势

1.4 本文主要研究内容

第2 章 可变式进气歧管点云数据获取及预处理

2.1 可变式进气歧管点云数据的获取

2.2 可变式进气歧管的点云预处理

2.2.1 导入点云

2.2.2 删除点云

2.2.3 过滤点云

2.3 本章小结

第3 章 可变式进气歧管曲面重建

3.1 曲面拟合数学模型的建立

3.1.1 NURBS 曲线的定义

3.1.2 NURBS 曲线插值

3.1.3 NURBS 曲面插值

3.2 可变式进气歧管曲面重建

3.2.1 截面线的生成

3.2.2 蒙面法曲面的生成

3.2.3 基于点云直接生成曲面

3.3 可变式进气歧管曲面光顺评价

3.4 本章小结

第4 章 CFD 数学模型及其求解方法

4.1 气道运动控制方程

4.2 2 k ?ε 湍流模型

4.3 SIMPLE 算法

4.3.1 SIMPLE 算法的基本思想

4.3.2 速度修正方程

4.3.3 压力修正方程

4.3.4 SIMPLE 算法的计算步骤

4.4 本章小结

第5 章 可变式进气歧管空气流动数值模拟

5.1 可变式进气歧管的基本原理

5.2 网格划分及边界条件的确定

5.3 紊流试验的仿真结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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致谢