[发明专利]一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法

说明书

本发明公开一种冲击式水轮机水斗根部过渡的自适应方法，本发明将水斗正面分为正面主体区域和正面过渡区域，将水斗背面分为背面主体区域和背面过渡区域，需要对水斗进行单独的几何变换时，采用本发明算法对正面主体区域、正面过渡区域、背面主体区域和背面过渡区域的曲面参数函数采用不同的变换算法，保证水斗主体实现需要的几何变换，同时相邻水斗根部实现自适应光滑过渡，提高设计工作效率。

技术领域

本发明涉及一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法，可用于对冲击式水斗进行几何变换时，保证相邻水斗根部自适应光滑过渡。

背景技术

冲击式水轮机在高水头电站中应用比较普遍，并且单机容量不断增加。作为冲击式水轮机的核心部件，冲击式水轮机的转轮即水斗式转轮的性能至关重要，在冲击式转轮设计中，经常需要对水斗进行单独的几何变换，在进行水斗几何变换时，每个水斗都有相应的基准点，不同水斗的变换基准点是不同时，这样进行水斗变换后，原本根部光滑过渡连接的相邻水斗在变换后根部连接或存在干涉现象，或出现缺肉现象，需要对变换后的水斗根部曲面反复修正才能达到光滑过渡的目的。

发明内容

本发明通过水斗根部过渡自适应算法，对水斗主体和水斗根部过渡区采用不同的变换算法，实现水斗几何变换时水斗根部的自适应光滑过渡，提高设计工作效率，本发明的技术方案为：

步骤一：以冲击式水轮机转轮上的任意水斗作为水斗根部过渡计算的基础水斗，与基础水斗背面相连的水斗为前一水斗，与基础水斗正面相连的水斗为后一水斗，所有水斗几何全等，将所有水斗正面分为正面本体区域和正面过渡区域，将所有水斗背面分为背面本体区域和背面过渡区域，其中正面本体区域与正面过渡区域有共同的边界线正面分型线，并一阶导数连续，背面主体区域与背面过渡区域有共同的边界线背面分型线，并一阶导数连续，基础水斗的正面过渡区域与后一水斗的背面过渡区域有共同的边界线正背面分型线，并一阶导数连续，基础水斗的背面过渡区域与前一水斗的正面过渡区域有共同的边界线正背面分型线，并一阶导数连续；

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

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

步骤四：在转轮的整体坐标系中基础水斗到前一水斗的旋转角度为对应的变换矩阵为A；