幾何建模方法及渦輪葉片設計技術

第1章計算機輔助設計技術及應用/1
1.1基于模型的產(chǎn)品設計/1
1.1.1基于MBSE的產(chǎn)品設計/1
1.1.2計算機輔助設計/2
1.2計算機輔助設計技術發(fā)展/3
1.2.1幾何建模技術發(fā)展/3
1.2.2計算機輔助幾何建模內核庫/5
1.3計算機輔助幾何設計技術/7
1.3.1幾何與拓撲描述/7
1.3.2計算機輔助幾何建模方法/8
1.4渦輪葉片設計方法/14
1.4.1渦輪葉片簡介/14
1.4.2基于MBSE的渦輪葉片設計方法/15
1.5渦輪葉片幾何設計方法/17
1.5.1渦輪葉片幾何建模需求/17
1.5.2渦輪葉片參數(shù)化幾何建模/18
1.5.3葉片正向設計與反向設計方法/20
1.5.4渦輪葉片幾何建模系統(tǒng)發(fā)展/20
1.6幾何模型數(shù)據(jù)管理與交換/21
1.6.1產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術發(fā)展/21
1.6.2IGES和STEP標準/22
1.6.3STL和OBJ數(shù)據(jù)標準/22
1.6.4事實上的中性幾何數(shù)據(jù)標準/23
1.7本章小結/24
本章參考文獻/25
第2章曲線建模技術/30
2.1曲線建模方法/30
2.1.1幾何點及其運動軌跡/30
2.1.2顯式曲線表達方法/31
2.1.3隱式曲線表達方法/32
2.1.4參數(shù)化曲線表達方法/33
2.2曲線基本特征計算方法/34
2.2.1曲線的弧長、曲率和撓率/34
2.2.2曲線連續(xù)性/36
2.2.3曲線的開閉性質/37
2.2.4曲線升階和降階操作/38
2.2.5曲線分割、裁剪與反向操作/39
2.3多項式曲線表達方法/39
2.3.1顯式多項式曲線表達方法/40
2.3.2參數(shù)化樣條曲線表達方法/41
2.4參數(shù)化Bézier曲線/44
2.4.1參數(shù)化Bézier曲線建模/44
2.4.2參數(shù)化Bézier曲線形狀特征計算/50
2.4.3參數(shù)化Bézier曲線插值算法/52
2.4.4參數(shù)化Bézier曲線升階和降階算法/55
2.4.5參數(shù)化Bézier曲線分割算法/59
2.4.6復合的參數(shù)化Bézier曲線/61
2.4.7參數(shù)化有理Bézier曲線/64
2.5參數(shù)化B樣條曲線/65
2.5.1參數(shù)化B樣條曲線方程/66
2.5.2參數(shù)化B樣條曲線遞推算法/76
2.5.3參數(shù)化B樣條曲線形狀特征計算/77
2.5.4參數(shù)化B樣條曲線插值算法/78
2.5.5參數(shù)化 B樣條曲線節(jié)點插入和節(jié)點刪除/81
2.5.6參數(shù)化B樣條曲線升階和降階/86
2.5.7參數(shù)化B樣條曲線分割和切除算法/90
2.5.8封閉的參數(shù)化B樣條曲線/93
幾何建模方法及渦輪葉片設計技術目錄2.5.9周期性參數(shù)化B樣條曲線/94
2.6參數(shù)化NURBS曲線/97
2.6.1參數(shù)化NURBS曲線方程/98
2.6.2基于參數(shù)化NURBS曲線表達方式的圓弧/103
2.6.3參數(shù)化NURBS曲線特征計算方法/106
2.6.4參數(shù)化NURBS曲線操作方法/107
2.7分割曲線算法/110
2.8本章小結/112
本章參考文獻/113
第3章參數(shù)化曲線的幾何變換方法/116
3.1參數(shù)化曲線平移變換/116
3.2參數(shù)化曲線縮放變換/117
3.3參數(shù)化曲線旋轉變換/119
3.4參數(shù)化曲線剪切變換/123
3.5參數(shù)化曲線反射變換/124
3.6參數(shù)化曲線偏移變換/128
3.7曲線保形（保角）變換/129
3.8小結/130
參考文獻/131
第4章參數(shù)化曲面建模技術/133
4.1曲面表達方法/133
4.1.1曲面顯式表達方法/133
4.1.2曲面隱式表達方法/133
4.1.3曲面參數(shù)化表達方法/134
4.1.4參數(shù)化曲面的基本形狀特征/135
4.2幾類特殊參數(shù)化曲面/137
4.2.1直紋面/138
4.2.2參數(shù)化回轉曲面/141
4.2.3參數(shù)化掃掠曲面/144
4.2.4參數(shù)化螺旋曲面/146
4.2.5參數(shù)化Coons曲面片/149
4.3參數(shù)化張量積曲面/150
4.4參數(shù)化Bézier曲面建模方法/151
4.4.1參數(shù)化Bézier曲面定義/151
4.4.2參數(shù)化有理Bézier曲面定義/153
4.4.3參數(shù)化Bézier曲面特征計算方法/154
4.4.4參數(shù)化Bézier曲面插值方法/155
4.4.5參數(shù)化Bézier曲面升階和降階/157
4.4.6參數(shù)化Bézier曲面拼接/159
4.4.7參數(shù)化Bézier曲面裁剪操作/160
4.5參數(shù)化B樣條曲面/161
4.5.1參數(shù)化B樣條曲面建模/161
4.5.2參數(shù)化B樣條曲面切平面/164
4.5.3參數(shù)化B樣條曲面插值算法/165
4.5.4參數(shù)化B樣條曲面參數(shù)節(jié)點插入和刪除/167
4.5.5參數(shù)化B樣條曲面升階和降階/168
4.5.6參數(shù)化B樣條曲面蒙皮算法/169
4.6參數(shù)化NURBS曲面建模方法/173
4.6.1參數(shù)化NURBS曲面定義/173
4.6.2參數(shù)化NURBS曲面特征計算/175
4.6.3參數(shù)化NURBS曲面操作/176
4.6.4參數(shù)化NURBS曲面蒙皮算法/177
4.6.5周期性參數(shù)化NURBS曲面/179
4.6.6裁剪的參數(shù)化NURBS曲面/180
4.7小結與展望/183
本章參考文獻/184
第5章渦輪葉片氣動外形幾何建模/187
5.1引言/187
5.2渦輪葉片氣動翼型幾何設計方法/189
5.2.1氣動翼型的關鍵幾何特征/189
5.2.2葉片翼型設計方法/191
5.3基于氣動結構參數(shù)的翼型幾何建模方法/192
5.3.1Pritchard十一參數(shù)翼型模型/192
5.3.2基于Hermite曲線修正的Pritchard翼型模型/196
5.3.3Trigg十七參數(shù)葉片翼型模型/197
5.4基于離散輪廓點的翼型幾何建模方法/198
5.4.1基于中弧線的翼型建模方法/199
5.4.2基于四段輪廓曲線的翼型建模方法/200
5.4.3基于兩段輪廓曲線的翼型建模方法/203
5.4.4基于一段輪廓曲線的翼型建模方法/205
5.5渦輪葉片翼型中弧線計算方法/207
5.5.1參數(shù)化曲線腳點計算方法/208
5.5.2翼型中弧線計算方法/210
5.6葉片翼型積疊方法/214
5.6.1基于直線的葉片翼型積疊/214
5.6.2非線性翼型的積疊方法/218
5.7葉身曲面建模/220
5.7.1四曲線段翼型的蒙皮方法/220
5.7.2兩段曲線翼型的曲面蒙皮方法/224
5.7.3單曲線段翼型的蒙皮方法/226
5.7.4其他種類翼型的蒙皮方法/228
5.8三維參數(shù)化葉片實體建模/230
5.8.1參數(shù)化葉身實體建模/231
5.8.2參數(shù)化葉片實體建模 /233
5.9小結/233
參考文獻/235
第6章渦輪葉片冷卻結構幾何建模/239
6.1引言/240
6.1.1渦輪葉片的冷卻需求/240
6.1.2渦輪葉片冷卻結構設計需求/241
6.1.3葉片冷卻結構協(xié)同化設計/242
6.2基于葉身曲面偏移的冷卻流道設計/243
6.2.1葉身曲面偏移/243
6.2.2葉身冷卻流道分割/244
6.3基于葉身截面輪廓曲線偏移的冷卻流道建模方法/245
6.3.1葉身截面輪廓曲線等距偏移/246
6.3.2葉身截面空腔分割/247
6.3.3冷卻流道輪廓積疊方法/249
6.3.4葉片氣動與冷卻流道曲面蒙皮生成方法/250
6.4基于葉片翼型輪廓壁厚分布函數(shù)的冷卻流道
參數(shù)化設計/252
6.4.1冷卻流道截面壁厚分布函數(shù)/252
6.4.2變壁厚冷卻流道參數(shù)化設計/253
6.4.3變壁厚冷卻流道分割/256
6.5基于葉片翼型中弧線壁厚分布函數(shù)的冷卻流道
參數(shù)化設計/256
6.5.1基于中弧線壁厚分布函數(shù)的離散幾何點計算方法/256
6.5.2基于中弧線厚度分布的葉片空腔建模/257
6.6基于特征的冷卻流道設計方法/258
6.6.1冷卻流道截面特征模型/258
6.6.2基于特征的單層壁冷卻流道設計/259
6.6.3基于特征的雙層壁流道設計/260
6.6.4基于特征的葉片冷卻流道截面輪廓積疊/261
6.6.5基于特征的冷卻流道蒙皮曲面構造/262
6.7三維葉身實體建模/265
6.7.1帶冷卻流道的葉身實體模型/265
6.7.2四冷卻流道葉身實體模型/266
6.7.3雙層壁冷卻流道葉身實體模型/268
6.8三維葉片實體建模/270
6.8.1葉片冷卻流道轉接段構造/270
6.8.2參數(shù)化葉尖凹槽設計/275
6.9其他冷卻結構參數(shù)化設計/277
6.9.1擾流肋參數(shù)化建模/277
6.9.2擾流柱及尾緣劈縫/278
6.9.3沖擊孔與氣膜孔/278
6.10小結/279
參考文獻/280
第7章討論與展望/283
7.1參數(shù)化幾何建模技術討論/283
7.1.1點與曲線及曲面相交計算方法/283
7.1.2實體建模方法/284
7.2產(chǎn)品幾何模型數(shù)據(jù)管理/285
7.3圖形用戶交互界面/287
7.4網(wǎng)格劃分與幾何建模集成/288
7.5參數(shù)化設計技術展望/290
7.5.1參數(shù)化設計技術推廣/290
7.5.2基于知識的協(xié)同設計技術/291
參考文獻/293