基于逆向工程的水轮机叶片形状偏差对转轮水力性能影响的研究
发布时间：2022-11-12 14:46
转轮是水轮机的核心部件,叶片的形状影响着水轮机运行效率。同时叶片也是水轮机中磨损最为严重的部位,在工程中每年都会因叶轮磨损造成机组运行效率下降,带来巨大的经济损失,而更换设备使得企业成本增加。逆向工程为制造业提供了一个全新、高效的重构手段,实现从实际物体到几何模型的直接转换。随着现代计算机技术及测试技术的发展,逆向重构技术已经成为研究热点。但是在逆向工程中,由于数据采集、处理和模型重构的过程中难免产生误差,导致叶片产生微小变形。而叶片形状的偏差,使得水轮机水力性能发生变化。因此,有必要对水轮机叶片在逆向重构中产生的偏差对水轮机水力性能的影响展开研究。本论文基于UG软件对水轮机叶片进行逆向还原,通过计算流体力学分析方法对叶片逆向重构偏差引起的水力性能的变化进行数值模拟分析,相关工作内容如下:（1）对比接触式和非接触式两种数据采集方式,选择测量精度高,对材质要求低的接触式测量,并采用平滑滤波、人机交互等方法对数据进行噪声点的去除。对三种逆向工程中常用的样条曲线理论进行简单概述。利用UG软件分别对不同曲线进行拟合,发现不同曲率的曲线拟合时使用点的数量占总数比例不同,曲率较大曲线所使用拟合点数...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 逆向工程概念
1.3 国内外研究现状及发展趋势
1.4 UG软件介绍
1.5 本文的主要研究内容
2.数值模拟方法与计算模型
2.1 流动控制方程
2.2 数值模拟方法与离散格式
2.2.1 数值模拟方法
2.2.2 湍流模型
2.3 水轮机模型
2.4 网格生成技术与网格划分
2.5 网格无关性验证
2.6 边界条件设置
3.数据采集与处理
3.1 数据测量方法概述
3.1.1 接触式测量方法
3.1.2 非接触式测量方法
3.1.3 测量方法对比
3.2 数据采集的测量规划
3.3 本课题所采用的测量设备
3.4 测量数据的处理技术
3.4.1 点云对齐
3.4.2 点云去除噪声点
4.模型重构技术与误差对比
4.1 曲面曲线基础
4.1.1 Bezier曲线理论
4.1.2 B样条曲线曲面理论
4.1.3 NURBS曲线曲面理论
4.2 叶片曲线重构
4.2.1 曲率较大曲线拟合
4.2.2 曲率较小曲线拟合
4.2.3 曲线光顺处理
4.3 叶片曲面重构
4.3.1 曲线分块拟合造型
4.3.2 整个曲面拟合
4.3.3 两种曲面拟合程度对比
4.3.4 曲面光滑性对比
4.4 本章小结
5.形状偏差造成的水力性能影响
5.1 叶片形状偏差造成的水力性能影响
5.1.1 流速云图流线图分析
5.1.2 压力云图分析
5.1.3 湍动能云图分析
5.1.4 对比小结
5.2 不同部位拟合误差对比
5.2.1 流速云图流线图分析
5.2.2 压力图分析
5.2.3 湍动能图分析
5.3 进水边形状偏差造成的水力性能影响
5.3.1 进水边光滑性分析
5.3.2 进水边误差对比
5.3.3 叶片表面压力分析
5.4 本章小结
6.结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CGI测量法的逆向工程[J]. 王英惠,赵汝嘉,栗全庆. 工程图学学报. 2002(01)
[2]基于逆反工程（RE）多数据点云的处理[J]. 刘常青,彭翔,张宗华,胡小唐. 工程图学学报. 2002(04)
[3]逆向工程技术及其工业应用[J]. 张舜德,魏正英,卢秉恒. 甘肃工业大学学报. 2001(02)
[4]光学三维形面分区域测量数据的拼接研究[J]. 张舜德,卢秉恒,丁玉成. 中国激光. 2001(06)
[5]密集散乱测量数据点的B样条曲面拟合研究[J]. 朱东波,张舜德,李涤尘,卢秉恒. 计算机辅助设计与图形学学报. 2001(12)
[6]栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究[J]. 隋连升,蒋庄德. 计算机辅助设计与图形学学报. 2003(10)
[7]反求工程中产品三维模型重建技术综述[J]. 金涛,单岩,胡明辅,童水光. 机械科学与技术. 2001(05)
[8]多视点距离图像的对准算法[J]. 张鸿宾,唐积尧. 自动化学报. 2001(01)
[9]测量点云数据的多视拼合技术研究[J]. 吴敏,周来水,王占东,安鲁陵. 南京航空航天大学学报. 2003(05)
[10]逆向工程中NURBS曲面重构技术研究[J]. 慈瑞梅,李东波. 南京理工大学学报(自然科学版). 2004(04)
博士论文
[1]基于激光扫描点云的数据处理技术研究[D]. 孟娜.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于图像的三维重建在逆向工程中的应用研究[D]. 曹文.大连理工大学 2015
[2]逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究[D]. 上燕燕.陕西科技大学 2014
[3]基于改进的ICP算法的点云配准技术[D]. 张蒙.天津大学 2013
[4]逆向工程模型重构关键技术及应用[D]. 曹晓兴.郑州大学 2012
[5]基于逆向工程的自由曲面重构技术研究[D]. 李刚.山东大学 2009
[6]轴流定桨式水轮机轮缘间隙对转轮性能影响的分析研究[D]. 王岩.兰州理工大学 2008
[7]逆向工程关键技术的研究[D]. 李小伟.合肥工业大学 2007
[8]逆向工程中数据测量和点云预处理研究[D]. 董锦菊.西安理工大学 2007
[9]逆向工程中的点云处理[D]. 钱锦锋.浙江大学 2005
本文编号：3706562
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 逆向工程概念
1.3 国内外研究现状及发展趋势
1.4 UG软件介绍
1.5 本文的主要研究内容
2.数值模拟方法与计算模型
2.1 流动控制方程
2.2 数值模拟方法与离散格式
2.2.1 数值模拟方法
2.2.2 湍流模型
2.3 水轮机模型
2.4 网格生成技术与网格划分
2.5 网格无关性验证
2.6 边界条件设置
3.数据采集与处理
3.1 数据测量方法概述
3.1.1 接触式测量方法
3.1.2 非接触式测量方法
3.1.3 测量方法对比
3.2 数据采集的测量规划
3.3 本课题所采用的测量设备
3.4 测量数据的处理技术
3.4.1 点云对齐
3.4.2 点云去除噪声点
4.模型重构技术与误差对比
4.1 曲面曲线基础
4.1.1 Bezier曲线理论
4.1.2 B样条曲线曲面理论
4.1.3 NURBS曲线曲面理论
4.2 叶片曲线重构
4.2.1 曲率较大曲线拟合
4.2.2 曲率较小曲线拟合
4.2.3 曲线光顺处理
4.3 叶片曲面重构
4.3.1 曲线分块拟合造型
4.3.2 整个曲面拟合
4.3.3 两种曲面拟合程度对比
4.3.4 曲面光滑性对比
4.4 本章小结
5.形状偏差造成的水力性能影响
5.1 叶片形状偏差造成的水力性能影响
5.1.1 流速云图流线图分析
5.1.2 压力云图分析
5.1.3 湍动能云图分析
5.1.4 对比小结
5.2 不同部位拟合误差对比
5.2.1 流速云图流线图分析
5.2.2 压力图分析
5.2.3 湍动能图分析
5.3 进水边形状偏差造成的水力性能影响
5.3.1 进水边光滑性分析
5.3.2 进水边误差对比
5.3.3 叶片表面压力分析
5.4 本章小结
6.结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CGI测量法的逆向工程[J]. 王英惠,赵汝嘉,栗全庆. 工程图学学报. 2002(01)
[2]基于逆反工程（RE）多数据点云的处理[J]. 刘常青,彭翔,张宗华,胡小唐. 工程图学学报. 2002(04)
[3]逆向工程技术及其工业应用[J]. 张舜德,魏正英,卢秉恒. 甘肃工业大学学报. 2001(02)
[4]光学三维形面分区域测量数据的拼接研究[J]. 张舜德,卢秉恒,丁玉成. 中国激光. 2001(06)
[5]密集散乱测量数据点的B样条曲面拟合研究[J]. 朱东波,张舜德,李涤尘,卢秉恒. 计算机辅助设计与图形学学报. 2001(12)
[6]栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究[J]. 隋连升,蒋庄德. 计算机辅助设计与图形学学报. 2003(10)
[7]反求工程中产品三维模型重建技术综述[J]. 金涛,单岩,胡明辅,童水光. 机械科学与技术. 2001(05)
[8]多视点距离图像的对准算法[J]. 张鸿宾,唐积尧. 自动化学报. 2001(01)
[9]测量点云数据的多视拼合技术研究[J]. 吴敏,周来水,王占东,安鲁陵. 南京航空航天大学学报. 2003(05)
[10]逆向工程中NURBS曲面重构技术研究[J]. 慈瑞梅,李东波. 南京理工大学学报(自然科学版). 2004(04)
博士论文
[1]基于激光扫描点云的数据处理技术研究[D]. 孟娜.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于图像的三维重建在逆向工程中的应用研究[D]. 曹文.大连理工大学 2015
[2]逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究[D]. 上燕燕.陕西科技大学 2014
[3]基于改进的ICP算法的点云配准技术[D]. 张蒙.天津大学 2013
[4]逆向工程模型重构关键技术及应用[D]. 曹晓兴.郑州大学 2012
[5]基于逆向工程的自由曲面重构技术研究[D]. 李刚.山东大学 2009
[6]轴流定桨式水轮机轮缘间隙对转轮性能影响的分析研究[D]. 王岩.兰州理工大学 2008
[7]逆向工程关键技术的研究[D]. 李小伟.合肥工业大学 2007
[8]逆向工程中数据测量和点云预处理研究[D]. 董锦菊.西安理工大学 2007
[9]逆向工程中的点云处理[D]. 钱锦锋.浙江大学 2005
本文编号：3706562
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