[发明专利]一种双向全贯流式转轮叶片几何形状的参数化控制方法

说明书

本发明公开了一种双向全贯流式转轮叶片几何形状的参数化控制方法，具体包括如下步骤：步骤1，将已有的全贯流式转轮三维叶片分解成N个不同流面上的三维翼型，并提取得到各流面上翼型的进、出口安放角和进、出口控制边长；步骤2，对步骤1所得的结果进行参数化处理；步骤3，基于步骤2的处理结果，获取参数控制变量的集合；步骤4，基于步骤3所得结果，对参数控制点进行处理，获得全贯流式转轮叶片参数化控制变量集合；步骤5，在双向全贯流式转轮叶片的优化过程中，给定实数集合中的所有变量的数值，可完成对应该实数集合的三维全贯流式转轮叶片的造型。本发明解决了现有双向全贯流转轮叶片三维几何形状修改不便的问题。

技术领域

本发明属于流体机械及海洋工程装备技术领域，涉及一种双向全贯流式转轮叶片几何形状的参数化控制方法。

背景技术

双向全贯流式水轮机是一种用于海洋潮汐能发电的流体机械，其主要优点是可实现正、反向来流条件下的水流能量转换。转轮是实现双向全贯流式水轮机能量转换的核心部件，为了提升正、反向来流的水力性能，转轮叶片在设计与优化的过程中需要进行几何模型的频繁修改，而转轮叶片是一个复杂的三维扭转曲面，常规的曲面修改方法无法直接修改三维叶片曲面的水动力学几何变量(如叶片进、出口安放角)，因此也就无法有效的提升叶片的水力性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向全贯流式转轮叶片几何形状的参数化控制方法，解决了现有双向全贯流转轮叶片三维几何形状修改不便、难以开展优化设计的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种双向全贯流式转轮叶片几何形状的参数化控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1，将已有的全贯流式转轮三维叶片分解成N个不同流面上的三维翼型，并提取得到各流面上翼型的进、出口安放角和进、出口控制边长；

步骤2，对步骤1所得的结果进行参数化处理；

步骤3，基于步骤2的处理结果，获取参数控制变量的集合X_VAR；

步骤4，基于步骤3所得结果，对参数控制点进行处理，获得全贯流式转轮叶片参数化控制变量集合X_ALL；

步骤5，在双向全贯流式转轮叶片的优化过程中，给定实数集合X_ALL中的所有变量的数值，可完成对应该实数集合的三维全贯流式转轮叶片的造型。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程为：

步骤1.1，针对一个已有的全贯流式转轮，在该转轮轴面流道图内，沿轮毂到轮缘取N根轴面流线，其中包括轮毂、轮缘曲线形成的轴面流线，令轮毂流线的编号为0，轮缘流线的编号为N，流线编号从轮毂至轮缘逐步递增；

步骤1.2，将所有轴面流线沿转轮旋转轴回转形成N个流面，按照保角变换方法，将各流面上的三维翼型曲线变换成横坐标为周向角度θ、纵坐标为轴向坐标Z的Z-θ平面上的二维翼型；

步骤1.3，在保角变换的Z-θ平面上，提取各流面二维翼型对应的骨线，采用4阶3次贝塞尔曲线对骨线进行参数化，参数化后的4个控制点分别A_0i、A_1i、A_2i、A_3i，i∈[1,N]；