涡轮叶片测点光顺与几何轮廓重构研究

摘要

涡轮叶片几何轮廓复杂是空间的自由曲线曲面，几何轮廓对涡轮发动机的效率有较大影响。本文结合国家自然科学基金项目，对涡轮叶片的测点光顺方法和几何轮廓重构方法进行研究。主要研究内容如下:
　　1.提出了基于端点一阶导矢连续的曲线光顺方法和构建辅助曲面进行曲面光顺的方法，能有效剔除测量坏点，并应用于叶片截面曲线和叶身曲面测点的光顺处理。
　　2.采用四段曲线首尾光滑连接的重构方法进行叶片截面封闭曲线重构。对光顺后的测点进行简化处理，研究截面线空间积叠方式对叶片重构的影响。在此基础上应用曲线网格重构法进行叶身曲面的重构，使重构曲面片在拼接处具有一阶连续性。
　　3.推导离心力作用下弯扭叶片径向变形的计算公式。通过叶片有限元仿真得出:离心力作用下叶片的变形以径向变形为主，叶根齿工作面是承力部位。
　　4.实验证实了本文的涡轮叶片光顺方法和重构方法的可行性和有效性，具有实用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源

1．2 研究背景及意义

1．3 逆向工程简介

1．4 涡轮叶片几何轮廓重构技术研究现状

1．4．1 几何轮廓数学表达的发展

1．4．2 曲线曲面光顺技术发展现状

1．5 文章的主要内容和基本构架

2 被测涡轮叶片的几何轮廓光顺研究

2．1 涡轮叶片几何轮廓的数学描述

2．1．1 B样条曲线曲面

2．1．2 NURBS曲线曲面

2．2 涡轮叶片几何轮廓光顺准则和光顺性判别方法

2．2．1 涡轮叶片几何轮廓光顺准则

2．2．2 涡轮叶片几何轮廓光顺性判别方法

2．3 基于端点一阶导矢连续的曲线光顺

2．4 基于遗传算法的曲线光顺

2．5 涡轮叶片曲面光顺方法

2．5．1 基于曲面网格线光顺的曲面光顺

2．5．2 构建辅助曲面进行曲面光顺

2．6 本章小结

3 被测涡轮叶片的几何轮廓重构

3．1 涡轮叶片曲线曲面的反算

3．1．1 NURBS曲线反算

3．1．2 NURBS曲面反算

3．2 截面线重构

3．3 型值点的简化处理

3．4 叶身外型面重构

3．4．1 由型值点云重构叶身外型面

3．4．2 涡轮叶片截面线积叠

3．4．3 由截面线重构叶身外型面

3．5 本章小结

4 离心力作用下涡轮叶片变形分析和设计曲面重构补偿

4．1 弯扭叶片径向变形计算公式

4．1．1 叶身的径向变形计算

4．1．2 叶根的径向变形计算

4．2 涡轮叶片有限元分析

4．2．1 研究对象

4．2．2 离心力作用下叶片径向变形有限元分析

4．3 叶身位置对叶片径向变形的影响

4．4 叶片各个方向变形的比较

4．5 离心力作用下叶片变形的几何补偿

4．6 本章小结

5 实验研究

5．1 实验目的

5．2 实验设备

5．3 实验方法

5．4 实验结果

5．5 重构方法的实验验证

5．6 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢