整体叶盘参数化造型及六面体网格生成方法研究

摘要

本文介绍了整体叶盘的结构特点，整体叶盘是航空发动机中高速转动的关键件，与传统的榫头榫槽型结构相比，整体叶盘具有重量轻、结构简单、零件数目少、可靠性高等特点。其几何形状比较复杂，在运行时要承受高转速带来的巨大离心力及高温气体的作用，工作环境比较恶劣。为了保证整体叶盘工作的安全性，必须在设计阶段采用有限元方法获得其精确的强度振动特性，而高质量的三维有限元网格是保证分析结果精确性的基础。六面体单元在有限元分析时具有描绘几何实体精确、计算精确度高、结果稳定的优点。 Open CASCADE是一种CAD/CAM软件开发平台，本文对基于Open CASCADE平台的参数化实体造型方法进行了深入地研究，并在此基础上实现了对整体叶盘的参数化建模。针对整体叶盘的结构特点，应用扫掠法对整体叶盘分区域生成六面体网格：先是采用铺砌法在整体叶盘上所选择的源曲面表面生成四面体网格，再用最小二乘近似仿射变换的方法将源曲面网格映射到目标曲面，在生成连接曲面网格之后，最后使用BMSweep算法生成内节点。对整体叶盘的网格划分表明，使用上述方法生成的网格质量较高，能很好地满足有限元分析的要求。