基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法

叶片作为航空发动机的核心部件,对整机的安全性和可靠性起着关键性作用．一直以来叶片型面的尺寸、形状精度在加工和检测过程中均有着严格要求．为此,本文提出一种基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法．首先,基于研制的叶片四轴检测装置,结合线性编码器与线激光传感器实现了叶片型面的快速扫描与数据采集．然后,提出基于叶片基准面几何特征的多视场扫描数据拼接方法,完成了叶片型面的高精度重构．最后,以典型叶片为实验对象进行型面重构实验,并将重构数据与三坐标测量结果进行对比．结果表明叶片截面轮廓的平均偏差在0.040mm以内,标准差小于0.028mm．验证了提出的叶片型面重构方法的精确性与可行性．     

用全息干涉术及有限单元法测定叶片的振幅及振动应力

本文提出一种测算压气机叶片的振幅及振动应力分布的新方法。这种方法是将激光全息干涉术及有限单元法相结合,即根据叶片振动全息照片上的干涉条纹计算三维位移场,再根据位移场用有限单元法计算应力场。根据实测结果,本方法具有一定的精度,特别对高阶振型比常用的电测法有不少优越性。     

全息干涉法在闸墩振动分析中的应用

本文讨论时间平均全息干涉法用于重力坝闸墩振动分析.扼要地介绍了实验原理,提出了变态模型设计方法,给出了较多的振型资料,测算了前三个低阶振型的三维位移,并对结果进行了正交性检验,求得各振型之间的交角不小于83°.     

离心泵无分离条件下叶片型线对比试验

在离心泵测试用的开式实验台上，通过对原型泵和分离型叶片离心泵对比实验的测试数据的分析与处理，验证了无分离条件下叶片型线(流线型叶片)的水力效率高于产生边界层分离时的叶片型线的水力效率。通过实验，分析了由流体在叶片近壁表面产生的边界层分离而对压差阻力所造成的影响以及对离心泵的动力性能所造成的危害。指出在叶片型线的设计过程中，获得无分离条件下叶片型线对改善泵的性能，提高其水力效率是非常有意义的。     

涡轮钻具新型叶片型线研究及其计算机辅助设计

分析了液体在涡轮钻具叶片表面流动规律,得出高效率涡轮钻具叶片型线设计应该满足的必要条件.由此提出了一种满足条件的叶片型线模型,并根据叶片的几何关系给出了数学模型的求解方法,为提高现有涡轮钻具的工作效率提供了一种参考叶型.并应用Pro/E进行了三维特征建模,基于这种参数化的模型,直接和高级语言编写的应用程序接口,可实现自动修改实体特征.在此基础上,编制了涡轮钻具叶片设计软件,实现了涡轮钻具叶片的自动设计,提高了涡轮钻具的设计质量和设计效率.     

一种新型螺杆式真空泵等螺距内凹转子型线

通过分析现有特殊爪型转子型线与单头螺杆内凹转子型线的构成特点,设计出了一种新型螺杆式真空泵等螺距内凹爪型转子型线。这种转子由两对称的叶片组成,每个叶片型线有七段曲线组成。通过数学推导得到了该型线完整的端面方程,导出了该型线的面积利用系数和抽速的公式,为进一步的研究奠定了理论基础。根据这种型线的特点可知新型等螺距内凹转子型线具有较好的动平衡性。最后利用Solidworks软件绘制出了这种转子的三维实体模型,通过模拟啮合验证了端面型线的正确性。     

叶片截面线特征点的快速提取及其实验研究

针对叶片加工过程中的测量效率问题,从叶片截面线的曲率突变性出发提出一种提取截面线特征点的方法.根据截面线离散点积分曲线的单调性将截面线划分为曲率平滑区域与曲率突变区域,综合离散点曲率与区域性质选取基本特征点.构造B样条曲线逼近原始曲线,直到两曲线之间的Hausdorff距离满足预设阀值,完成特征点提取.计算及实验结果表明,特征点分布疏密程度与截面线曲率变化相关.在阀值为0.05mm的条件下,算法平均压缩率达到98%,平均计算时间为103 s.相比传统方法,该方法能快速收敛到设定误差,对提高叶片测量效率有一定指导意义.     

确定叶片型线最佳角度的振荡算法

针对叶片轮廓度判定时获取使型线点到公差带距离样本方差最小的型线最佳角度问题,采用了一种确定型线最佳角度的振荡算法.算法原理是令型线点绕旋转中心以一定角度振荡并计算距离样本方差,从得到的距离样本方差中找到最小值,再令型线点绕旋转中心以最小值对应的角度为新的当前角度继续振荡,直到正振荡距离样本方差和负振荡距离样本方差的差值满足给定误差为止.利用基于VC2010平台和NX/Open API开发的实验平台验证了该算法,实验结果表明,该算法可以快速、准确地确定型线的最佳角度,可实际应用于叶片轮廓度判定.     

复合材料风电叶片腹板型线测量及调整方法

腹板是复合材料风电叶片的关键结构件。腹板是PS壳体和SS壳体联结、传递载荷的关键部件。腹板型线数据是风电叶片制造过程中非常关键的数据,直接决定着粘接缝隙是否满足设计要求。就腹板PS侧型线的调整方法进行研究,探讨并提供规范的数据测量和调整方法,避免由于方法不当造成的反复多次调整。通过对两款2.5 MW叶型进行测量和调整的实践证明,该方法行之有效,具有相对广泛的指导意义。     

螺杆压缩机型线设计的逆命题法

螺杆压缩机的泄漏情况与螺杆的啮合线及泄漏三角形有密切关系,以往的型线设计是先确定其中一转子的端面型线来求取其啮合线及其共轭曲线,本文直接从较为理想的啮合线出发,反过来求取螺杆的共轭型线,也就是应用逆命题的方法。本文导出了从啮合线求取共轭型线的积分方程,以螺杆常用型线为例加以说明,并进一步阐明了对以离散点给出的任意啮合线求取螺杆共轭型线的方法,为优化设计螺杆齿形提供了有效的方法。     

罗茨鼓风机圆弧型转子型线方程

就具体的罗茨鼓风机设计论述了利用几何方法建立圆弧型转子型线方程的方法 ,并绘制出型线图形 .实践结果表明 ,根据转子型线方程 ,采用数控机床加工出的转子型面 ,完全符合设计要求 .     

燃料电池车用离心叶轮型线参数化及多工况优化

以65kW燃料电池动力系统的高速无油润滑离心空压机为优化对象,采用Bezier曲线对其叶片型线进行参数化解析,依据超拉丁抽样方法获得遗传算法优化所需的样本空间,在此基础上建立Kigring近似模型进行多工况优化.寻优及CFD(计算流体动力学)数值计算结果显示,常用工况点和额定工况点等熵效率及压比均得到提高,且常用工况点改善更为显著.这表明传统内燃机车用离心增压器设计及优化时不能兼顾多工况性能结论不适用燃料电池汽车,叶轮性能空气动力学解析同样证实该结论具有理论基础.与基于叶轮几何参数的优化结果对比显示,基于叶片型线参数化的优化可以更加显著地改善离心空压机性能,是一种更加全面和有效的离心叶轮优化方法.     

汽轮机围带叶片组动应力计算方法兼分析法国卅万吨合成氨成套设备KT1501型汽轮机叶片断裂事故

本文叙述由汽轮机围带扭叶片组各类计算振型、按能量守恒原理进一步算得在发生各类振型的共振时叶片组叶身、叶根、围带及铆钉的振动应力。并根据材料的许用耐振强度判断其共振的安全性。本法主要用来计算电厂汽轮机中等长度的叶片。这里也计算了曾发生五次振动断裂的法国进口机组第一级动叶,计算结果表明该级原先叶片主要是由于2nZ喷咀激振力引起的叶片组轴向弯曲U型共振断裂。经法国修改设计后,仍旧断裂,但断于nZ喷咀激振力引起的叶片组切向弯曲B_o型共振。计算结论与实际事故部位及断口分析符合。     

螺杆转子型线的逆向设计研究

针对螺杆式空气压缩机转子端面型线的复杂性及其设计所存在的问题,提出一种基于BP神经网络及逆向工程相结合的转子型线逆向设计方法。首先通过对转子的三维数字化测量、点云数据处理、转子曲面重构等技术,获取了转子的三维实体模型;然后通过对转子端面型线的研究,设计了适合于螺杆转子型线拟合的BP神经网络,最后将测试数据输入经过训练的BP神经网络中,测试了网络的拟合性能。结果表明:利用逆向工程技术可以有效地提取螺杆转子的端面型线,采用BP神经网络拟合转子端面型线可以获得比其他拟合方法更小的误差。研究结果可为压缩机螺杆转子型线的优化设计奠定基础。     

离心叶轮流道型线对气固两相流动的影响

以实验方法对旋转离心叶轮内气固两相流动进行了研究。离心叶轮的磨损主要由叶片进口的冲击磨损和压力面的滑移磨损构成。经对实验照片的分析可知,叶轮入口颗粒径向速度的大小是造成叶轮冲击磨损的主要原因。不同流道型线叶轮的对比结果可以证明,改变流道型线能有效地叶轮抗磨损的能力。     

用AutoCAD设绘船舶型线时的光顺处理

从中小船厂及小的设计公司应用AutoCAD的实际情况出发,阐述了船舶型线的特点.分析了用AutoCAD设计绘制及编辑型线常规方法,并给出了用其绘制、光顺船舶型线的方法和技巧.实践表明,该方法简捷、有效、可行、实用.     

代数阿基米德螺旋涡旋型线的研究

利用微分几何共轭曲面和法向等距曲线理论,证明了代数阿基米德螺旋线作为涡旋压缩机型线的可行性,并分析讨论了代数阿基米德螺旋型线的基本特点,为变截面涡旋压缩机的设计提供了一种新的方法,同时表明代数阿基米德螺旋型线的结构及受力均优于圆的渐开线,有较好的应用前景。     

K型线与回旋线在卵形曲线上行车稳定性分析

为研究K型线作为公路缓和曲线的可行性,对比分析K型线和回旋线在卵形曲线中车辆横向加速度、横摆角速度、横向荷载偏移率及横向加速度变化率4种指标的差异,分析车辆在K型线上行驶的行车稳定性.根据K型线数学模型和设置方法,求解K型线的逐桩坐标,并将其导入动力学仿真软件CarSim,建立小客车在K型线上行驶的仿真模型.通过改变缓...     

涡旋压缩机通用涡旋型线泛函集成研究

研究了平面曲线固有弧微分方程理论,利用切向角和曲率半径的固有弧微分方程形式和广义泛函理论,推导出了弧微分方程和笛卡尔坐标之间的变换方法,提出了涡旋型线的渐开特性条件。根据Taylor级数对等思想,建立了涡旋型线的广义泛函集成型线的统一形式,发展并完善了现有涡旋型线通用方程理论,并具体分析推导了4种典型的涡旋型线。突破了涡旋型线数学模型固有特性的限制,提出的表征涡旋型线本质特征的根本因素——涡旋型线的形函数统一形式,为涡旋压缩机型线的设计理论与方法研究拓宽了思路。     

变量化船舶型线表达与设计方法

基于变量化设计理论,提出船体型线的变量化设计模型,用于船舶型线的表达与设计.描述了使用该模型进行船体型线设计的计算机辅助设计(CAD)方法,其主要包括船体型线数据的管理、数学模型的定义,以及三维空间模型的建立和修改.用数学模型定义了型线设计各元素的位置信息和元素之间的拓扑关系,按照数学模型构建和修改三维空间模型,完成船体型线的设计.在船体型线的设计过程中,基于变量化设计模型对设计进行修改,能够实现型线设计方案的快速重构,避免重复设计,有效地提高了型线设计的质量和效率.通过使用船舶型线的变量化设计方法进行型线设计的实例,证明了该方法的实用性和先进性.