[发明专利]一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法

权利要求书

1.一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法，其特征包括如下步骤：

步骤一：以冲击式水轮机转轮(1)上的任意水斗(2)作为水斗根部(3)过渡计算的基础水斗(4)，与基础水斗(4)背面(8)相连的水斗(2)为前一水斗(5)，与基础水斗(4)正面(7)相连的水斗(2)为后一水斗(6)，所有水斗(2)几何全等，将所有水斗(2)正面(7)分为正面本体区域(9)和正面过渡区域(10)，将所有水斗(2)背面(8)分为背面本体区域(11)和背面过渡区域(12)，其中正面本体区域(9)与正面过渡区域(10)有共同的边界线正面分型线(13)，并一阶导数连续，背面主体区域(11)与背面过渡区域(12)有共同的边界线背面分型线(14)，并一阶导数连续，基础水斗(4)的正面过渡区域(10)与后一水斗(6)的背面过渡区域(12)有共同的边界线正背面分型线(15)，并一阶导数连续，基础水斗(4)的背面过渡区域(12)与前一水斗(5)的正面过渡区域(10)有共同的边界线正背面分型线(15)，并一阶导数连续；

步骤二：以转轮(1)的转动中心线(16)与转轮对称面(17)的交点为转轮(1)的整体坐标系原点(18)，以转轮(1)的转动中心线(16)为转轮(1)的整体坐标系的z轴，以转轮对称面(18)上的过坐标原点(18)的一条指定直线为x轴，以z轴与x轴的矢量积为y轴，建立转轮(1)的整体坐标系(19)；

步骤三：确定转轮(1)上每个水斗(2)变换计算的基准点(20)，每个水斗的基准点(20)与相应水斗(2)的位置关系几何全等，基础水斗(4)的基准点(20)在转轮(1)的整体坐标系(19)中的坐标为(x₀,y₀,z₀)，简记为将转轮(1)的整体坐标系(19)平移到基础水斗(4)的基准点(20)，产生新的坐标系为基础水斗(4)的贴体坐标系(21)，转轮(1)的整体坐标系(19)转换到基础水斗(4)的贴体坐标系(21)的公式为其中为任意空间点在贴体坐标系(21)中的坐标(x_t,y_t,z_t)，为相应空间点在整体坐标系(19)中的坐标(x,y,z)；

步骤四：在转轮(1)的整体坐标系(19)中基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度为对应的变换矩阵为A；

步骤五：在基础水斗(4)的贴体坐标系(21)下建立正面本体区域(9)的曲面参数函数(f_px(u,v),f_py(u,v),f_pz(u,v))，简记为正面过渡区域(10)的曲面参数函数(f_prx(u,v),f_pry(u,v),f_prz(u,v))，简记为背面本体区域(11)的曲面参数函数(f_sx(u,v),f_sy(u,v),f_sz(u,v))，简记为背面过渡区域(12)的曲面参数函数(f_srx(u,v),f_sry(u,v),f_srz(u,v))，简记为以上各曲面函数的(u,v)参数变化范围为[0,1]×[0,1]，正面本体区域(9)的曲面参数函数在u＝1时对应正面分型线(13)，正面过渡区域(10)的曲面参数函数在u＝0时对应正面分型线(13)，在u＝1时对应基础水斗(4)与后一水斗(6)的正背面分型线(15)，背面本体区域(11)的曲面参数函数在u＝1时对应背面分型线(14)，背面过渡区域(12)的曲面参数函数在u＝0时对应背面分型线(14)，在u＝1时对应基础水斗(4)与前一水斗(5)的正背面分型线(15)；

步骤六：当需要对水斗(2)主体按比例系数k进行缩放，并保证相邻水斗(2)的水斗根部(3)光滑过渡连接时，在转轮(1)的整体坐标系建立新的正背面分型线(15)函数(T_x(v),T_y(v),T_z(v))，简记为在贴体坐标系(21)建立正面过渡权函数w_p(u)和背面过渡权函数w_s(u)，再在基础水斗(4)的贴体坐标系(21)分别对正面本体区域(9)的曲面参数函数正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面本体区域(11)的曲面参数函数和背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：

其中为变换后的正面本体区域(9)的曲面参数函数(F_px(u,v),F_py(u,v),F_pz(u,v))，为变换后的背面本体区域(11)的曲面参数函数(F_sx(u,v),F_sy(u,v),F_sz(u,v))，为变换后的正面过渡区域(10)的曲面参数函数(F_prx(u,v),F_pry(u,v),F_prz(u,v))，为变换后的正面过渡区域(12)的曲面参数函数(F_srx(u,v),F_sry(u,v),F_srz(u,v))；

这样就完成了水斗(2)主体按比例系数k缩放时水斗根部(3)的自适应过渡计算；

步骤七：当需要在转轮(1)的整体坐标系中将基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，建立正面过渡权函数w_p(u)和背面过渡权函数w_s(u)，在转轮(1)的整体坐标系建立新的正背面分型线(15)函数(T_x(v),T_y(v),T_z(v))，简记为并在基础水斗(4)的贴体坐标系分别对正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：

其中为变换后的正面过渡区域(10)的曲面参数函数(F_prx(u,v),F_pry(u,v),F_prz(u,v))，为变换后的正面过渡区域(12)的曲面参数函数(F_srx(u,v),F_sry(u,v),F_srz(u,v))；

这样就完成了基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时水斗根部(3)的自适应过渡计算；

步骤八：当需要对水斗(2)主体按比例系数k进行缩放，同时将基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，在转轮(1)的整体坐标系建立临时正背面分型线(15)函数新的正背面分型线(15)函数(T_x(v),T_y(v),T_z(v))，简记为并在基础水斗(4)的贴体坐标系下建立正面比例过渡权函数w_kp(u)、背面比例过渡权函数w_ks(u)、正面旋转过渡权函数w_rp(u)和背面旋转过渡权函数w_rs(u)，并在基础水斗(4)的贴体坐标系分别对正面本体区域(9)的曲面参数函数正面过渡区域(10)的曲面参数函数背面本体区域(11)的曲面参数函数和背面过渡区域(12)的曲面参数函数进行下列变换：

其中为变换后的正面本体区域(9)的曲面参数函数(F_px(u,v),F_py(u,v),F_pz(u,v))，为变换后的背面本体区域(11)的曲面参数函数(F_sx(u,v),F_sy(u,v),F_sz(u,v))，为变换后的正面过渡区域(10)的曲面参数函数(F_prx(u,v),F_pry(u,v),F_prz(u,v))，为变换后的正面过渡区域(12)的曲面参数函数(F_srx(u,v),F_sry(u,v),F_srz(u,v))；

以上完成水斗(2)主体按比例系数k进行缩放，同时将基础水斗(4)到前一水斗(5)的旋转角度由调整为时的水斗根部(3)的自适应过渡计算。