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工业风扇叶片曲面造型研究

编辑:lyj人气:674澳门皇冠棋牌发布日期:2019/10/30
      在研究工业风扇叶片曲面造型之前,我们首先要明白曲面造型的概念。曲面造型是指在产品设计中对于曲面形状产品外观的一种建模方法,使用三维CAD软件的曲面指令功能构建产品的外观形状曲面并得到实体化模型,曲面的质量主要由两部分来决定:曲面和曲面之间的连接质量和单个曲面的内部质量。
      当我们了解了曲面造型的概念,接下来就该讲一下工业风扇叶片曲面造型,通常是点、线、面形成,但这种方法制作忽略曲面的质量,而且也没考虑曲面和曲面直接的连接质量。本文对连续曲面做介绍,然后重点介绍叶片曲面造型及曲面质量检测方法。
      当然曲面简介并不是这么简单就能够讲解清楚,不过在这里我们就不做太多解释,本文主要还是讲解叶片曲面简介及分析。叶片型面是复杂的三维扭曲曲面,由点-线-面构成。最终形成的曲面大体有两种:第一种,迎风面与背风面为一个曲面,后缘厚度为一个曲面。此种方法大多是根据叶片几何参数,包括翼型、弦长、扭角、相对厚度、预弯、桨距轴,由翼型坐标点连接曲线,然后经过旋转、缩放、偏移,最后用LOFT曲面所得。此种形成方式,由于仅形成一个曲面,不存在连续曲面,所以一般是G2曲面。第二种,叶片三维模型是多个曲面拼接而成,多个曲面之间连续性分G0、G1、G2连续曲面。针对以上两种叶片曲面形成质量,分析步骤如下:
    (1)多个曲面拼接的工业风扇叶片三维模型首先检查连续性,以满足G2连续曲面为优,三维CAD软件检测两款叶片,有粉色的曲线,检测结果显示二阶导不连续。
    (2)检查叶片曲面曲率值大小,叶片曲面曲率极值应该出现在叶片前缘或者后缘,不应在叶片表面上,所以判断叶片表面曲率不会有突变。对G2曲面曲率变化程度视觉上无法看出,所以需用相应检测工具对叶片截面方向和延展方向进行分析。
    (3)检查叶片叶片截面曲率变化,此方法可分析翼型的曲率变化,正常情况下,迎风面曲率方向正负均有;背风面应该是均正;翼型前缘不应有曲率均正。叶片前缘曲率变化。
    (4)延展方向,即叶片延叶根到叶尖方向,由于厚度不同,势必曲率会有变化,曲率变化越小,说明过渡的越平稳,可用三维CAD软件进行分析,总结延展方向曲率在10-5级别为最佳。
      所以我们了解了最佳的工业风扇叶片曲面应满足以下条件:①多个曲面的叶片曲面造型首先满足G2曲面连续;②叶片曲面曲率极值不应在叶片表面,而在叶片前后缘位置;③截面曲率前缘和背风面曲率应为正;④叶片延展方向曲率在10-5级别。
      当然工业风扇叶片不仅仅要研究曲面造型,更要了解叶片设计的其他方面。比如皇冠工业风扇叶片的变截面设计,从叶根到叶尖逐渐变窄、变薄至尾部加宽,根至尾部宽29.8~19.2cm;更符合空气动力学的等弦长理论,沿叶片长度方向从叶根到叶尖向下送风的风量更均匀,且中部无空洞。并且采用了1.5mm厚的5052航空级铝板,保证叶片在运转时受到外力撞击时不会断裂。

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