基于ug的船用螺旋槳三維建模技術(shù)研究

基于ug的船用螺旋槳三維建模技術(shù)研究

0維建模技術(shù)建立完整的螺旋泵三維模型是實(shí)現(xiàn)螺旋泵壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓齒壓。1利用螺旋槳三維建模的關(guān)鍵1.1維形態(tài)模型螺旋槳三維建模時(shí),通常先建立槳葉的模型,再進(jìn)行槳轂的造型,然后進(jìn)行兩者之間的過(guò)渡連接.槳葉的形狀由輪廓參數(shù)和型值參數(shù)決定.槳葉輪廓參數(shù)主要包括截面半徑、螺距、后傾值(角)等.圖1為槳葉截面型值參數(shù)示意圖.圖中C為葉截面型寬,CLE為導(dǎo)邊到基線的距離(輻射參考系的距離),SS為吸力面型值點(diǎn)到螺距線的距離,PS為壓力面型值點(diǎn)到螺距線距離.造型時(shí)先構(gòu)造出壓力面和吸力面曲線,再對(duì)導(dǎo)邊和隨邊進(jìn)行過(guò)渡圓角處理.其中RLE、RTE為導(dǎo)邊和隨邊的過(guò)渡圓角半徑,YTE、YLE為過(guò)渡圓圓心到螺距線的距離.建立三維模型時(shí),需將二維型值點(diǎn)轉(zhuǎn)換為三維空間坐標(biāo)點(diǎn),再在立體空間中構(gòu)造出槳葉的各個(gè)截面輪廓,然后利用BSURF命令構(gòu)造出整個(gè)槳葉的外表面.三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式如下:x=rcos((l?htan?)cos?r)y=rsin((l?htan?)cos?r)z=Pθ2π+hcos??rtanφθ=(l?htan?)cos?rx=rcos((l-htan?)cos?r)y=rsin((l-htan?)cos?r)z=Ρθ2π+hcos?-rtanφθ=(l-htan?)cos?r其中:r為切面半徑;h為型值點(diǎn)到螺距線的距離;l為型值點(diǎn)到基線的距離;?為螺距角;φ為后傾角;P為螺距.螺旋槳工藝型值參數(shù)較多,人工輸入較為繁瑣.為此,可事先將上述參數(shù)存入一個(gè)txt文件,然后利用FETCH命令在執(zhí)行程序時(shí)讀出上述數(shù)據(jù),便可實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)建立.1.2維結(jié)構(gòu)誤差司法分析螺旋槳葉片切面運(yùn)轉(zhuǎn)于非均勻的尾流場(chǎng)中,葉切面邊緣處圓弧的大小對(duì)螺旋槳的性能有極大的影響,特別對(duì)空泡性能的影響較大.因此螺旋槳邊緣的圓弧處理正確與否,將嚴(yán)重影響螺旋槳的性能.通常設(shè)計(jì)單位只提供螺旋槳輪廓參數(shù)和葉面型值參數(shù),槳葉邊緣部分沒(méi)有型值點(diǎn)參數(shù),只有過(guò)渡圓角半徑和圓心,且各個(gè)半徑處的圓角半徑各不相同.本文在二維坐標(biāo)系統(tǒng)中首先根據(jù)各截面型值點(diǎn)構(gòu)造出上下表面曲線,然后通過(guò)FILLET指令根據(jù)已知的過(guò)渡圓角半徑和圓心構(gòu)造出過(guò)渡曲線.導(dǎo)邊、隨邊過(guò)渡圓的圓心坐標(biāo)分別為(RLE,YLE)、(C-RTE,YTE),如圖2(a)所示.最后對(duì)過(guò)渡曲線進(jìn)行離散處理,生成若干個(gè)點(diǎn)作為圓角部位的型值點(diǎn)[圖2(b)],以便于與葉面、葉背的型值點(diǎn)擬合出各個(gè)半徑處封閉的截面曲線.1.3槳葉型值鳴音產(chǎn)生的主要原因是槳葉隨邊產(chǎn)生的漩渦頻率恰好與槳葉的固有頻率相近,使葉片發(fā)生彈性振動(dòng).常用的抗鳴音處理方法有:①加厚法:將槳葉隨邊中部加厚,使由槳葉隨邊發(fā)出的一系列漩渦引起的振動(dòng)頻率低于槳葉本身的固有頻率.②減薄法:將槳葉隨邊中部減薄,使由槳葉隨邊發(fā)出的一系列漩渦引起的振動(dòng)頻率高于槳葉本身的固有頻率.③特殊構(gòu)造法:特殊構(gòu)造法有多種,可以在隨邊部分粘貼一排小圓塊,或把槳葉隨邊做成鋸齒形,或者將槳葉的隨邊做成抗鳴音邊.本文采用的抗鳴音邊如圖3所示.造型時(shí)先根據(jù)型值參數(shù)求出點(diǎn)A(0,TE/2)、點(diǎn)B(0,-TE/2)和m點(diǎn)坐標(biāo)(C-XTE,0),通過(guò)m點(diǎn)做一條垂直螺距線chord的直線M1M2,求出直線M1M2與該截面的上下兩條葉面曲線的交點(diǎn)M1和M2,連接M1A和M2B,對(duì)該兩條直線進(jìn)行離散,并在該兩條直線上各選取4個(gè)點(diǎn)作為新的型值點(diǎn).1.4兩個(gè)過(guò)渡半徑完成葉根的過(guò)渡處理,建立一個(gè)完善的螺旋槳三維模型是實(shí)現(xiàn)后期數(shù)控加工和應(yīng)力分析的基礎(chǔ).為減少應(yīng)力集中,設(shè)計(jì)時(shí)葉根部有時(shí)采用兩個(gè)過(guò)渡半徑.圖4中,RI為第一過(guò)渡半徑,H為該半徑的過(guò)渡起始處;RII為第二過(guò)渡半徑.當(dāng)只有一個(gè)過(guò)渡半徑時(shí),RI=0.另外,多數(shù)大型螺旋槳設(shè)計(jì)時(shí)只給出最大截面的過(guò)渡半徑R0,而實(shí)際沿周向不同區(qū)域的過(guò)渡半徑值不同.結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),本文所采用的過(guò)渡半徑變化規(guī)律如圖5所示(葉面、葉背相同).所形成的槳葉根部的過(guò)渡曲面如圖6所示.1.5槳葉尖部的處理上述方法所形成的三維槳葉模型的尖部并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)密封.為形成完整、封閉的三維實(shí)體,為后續(xù)的螺旋槳模型特性分析奠定基礎(chǔ),必須對(duì)槳葉的尖部進(jìn)行合理處理.首先將導(dǎo)邊和隨邊的邊緣輪廓線過(guò)渡連接,形成如圖7所示的槳葉尖端曲線,然后利用導(dǎo)邊過(guò)渡曲線、隨邊過(guò)渡曲線、壓力面曲線、吸力面曲線及槳葉尖端的過(guò)渡曲線,根據(jù)SSURF命令形成槳葉尖端表面.1.6螺旋模型建立將上述形成的槳葉尖部、槳葉表面及根部的過(guò)渡曲面縫合,并進(jìn)行復(fù)制旋轉(zhuǎn).繪制完槳轂后形成的三維螺旋槳模型如圖8所示.在此基礎(chǔ)上可利用ANLSIS命令進(jìn)行螺旋槳的特性分析,計(jì)算其體積、重量,為螺旋槳鑄造工藝參數(shù)的確定奠定基礎(chǔ).2維螺旋建模在槳葉葉全覆蓋重建中的應(yīng)用本文采用