本發(fā)明涉及有限元網(wǎng)格生成領(lǐng)域，特別地，涉及一種整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行葉輪有限元結(jié)構(gòu)分析時(shí)需對(duì)葉輪進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)葉輪循環(huán)對(duì)稱有限元網(wǎng)格的劃分，僅能進(jìn)行四節(jié)點(diǎn)或十節(jié)點(diǎn)四面體網(wǎng)格(如圖1所示)的三維有限元自動(dòng)劃分，其中，生成四面體單元的步驟包括：①、生成整體葉輪的實(shí)體造型；②、截取整體葉輪的實(shí)體造型的循環(huán)對(duì)稱段；③、對(duì)循環(huán)對(duì)稱段進(jìn)行網(wǎng)格劃分。因此，現(xiàn)有技術(shù)中生成的四面體單元精度較低、步驟較多、工作量大、效率低，難以實(shí)現(xiàn)從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，故難以在優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用。所以為了提高分析效率以及進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望直接針對(duì)葉片造型獲得葉形數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)少量的控制參數(shù)的控制來(lái)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格。由于二十節(jié)點(diǎn)的六面體三維實(shí)體單元的精度較高，因此希望將其劃分為二十節(jié)點(diǎn)的三維實(shí)體單元，但現(xiàn)有技術(shù)中還不能根據(jù)整體葉輪生成二十節(jié)點(diǎn)的六面體三維實(shí)體單元。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中不能生成整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格，是一件亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，以解現(xiàn)有技術(shù)中不能生成整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，用于對(duì)整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段進(jìn)行有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格生成，整體葉輪包括葉片和輪盤，該整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法包括步驟：

生成葉片的葉片六面體有限元網(wǎng)格；

根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，生成葉片的直紋曲面；

構(gòu)建輪盤的輪盤二維幾何造型，并根據(jù)構(gòu)建的輪盤二維幾何造型生成輪盤二維有限元網(wǎng)格；

將輪盤二維有限元網(wǎng)格映射到直紋曲面上以形成直紋面二維網(wǎng)格；

根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元。

進(jìn)一步地，根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，生成葉片的直紋曲面的步驟包括：

根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，擬合葉片的葉根樣條曲線；

根據(jù)葉根樣條曲線，生成葉片的直紋曲面。

進(jìn)一步地，根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，擬合葉片的葉根樣條曲線的步驟包括：

獲取葉片六面體有限元網(wǎng)格中的葉根中點(diǎn)；

沿葉寬方向等距離選取并連接葉根中點(diǎn)，生成葉片的葉根樣條曲線。

進(jìn)一步地，根據(jù)葉根樣條曲線，生成葉片的直紋曲面的步驟包括：

對(duì)葉根樣條曲線沿輪盤的軸向方向延伸；

等距離選取延伸后的葉根樣條曲線上的樣條曲線點(diǎn)；

過(guò)樣條曲線點(diǎn)分別作垂直于X軸的直線以在延伸后的葉根樣條曲線和X軸之間形成直紋曲面。

進(jìn)一步地，對(duì)葉根樣條曲線沿輪盤的軸向方向延伸的步驟包括：

保持葉根樣條曲線兩端點(diǎn)處的半徑不變，順著葉根樣條曲線原有的彎曲方向往X軸的兩端延伸，使延伸后的葉根樣條曲線覆蓋整個(gè)輪盤的整個(gè)區(qū)域。

進(jìn)一步地，過(guò)樣條曲線點(diǎn)分別作垂直于X軸的直線以在延伸后的葉根樣條曲線和X軸之間形成直紋曲面的步驟包括：

循環(huán)掃描二維有限元網(wǎng)格的有限元節(jié)點(diǎn)和葉根樣條曲線的樣條曲線點(diǎn)，確定有限元節(jié)點(diǎn)是否落在直紋曲面對(duì)應(yīng)的三角形內(nèi)，若有限元節(jié)點(diǎn)落在直紋曲面對(duì)應(yīng)的三角形內(nèi)，則根據(jù)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值插值計(jì)算有限元節(jié)點(diǎn)的周向坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元的步驟包括：

以事先設(shè)定的周向角度對(duì)直紋面二維網(wǎng)格進(jìn)行周向復(fù)制循環(huán)，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元。

進(jìn)一步地，根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元的步驟還包括：

將直紋面二維網(wǎng)格中的所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)繞X軸旋轉(zhuǎn)復(fù)制設(shè)定的周向角度，獲取二十節(jié)點(diǎn)六面體單元上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，并周向循環(huán)生成與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

進(jìn)一步地，根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元的步驟還包括：

根據(jù)樣條曲線點(diǎn)的坐標(biāo)，調(diào)整與樣條曲線點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的有限元節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，使有限元節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的樣條曲線點(diǎn)的坐標(biāo)相等。

進(jìn)一步地，根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元的還步驟包括：

加入葉片六面體有限元網(wǎng)格，消除葉根重復(fù)節(jié)點(diǎn)的多余節(jié)點(diǎn)號(hào)，并刪除未連單元的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)按循序重新編號(hào)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，首先通過(guò)對(duì)葉輪的實(shí)體造型進(jìn)行分析，分別生成葉片六面體有限元網(wǎng)格和輪盤二維有限元網(wǎng)格；然后根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格生成直紋曲面，將輪盤二維有限元網(wǎng)格映射到直紋曲面上形成直紋面二維網(wǎng)格；再根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能生成整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格的技術(shù)問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，且精度和效率高，易于在有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中生成的十節(jié)點(diǎn)四面體網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是壓氣機(jī)軸流葉盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是離心葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是離心葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法的第一實(shí)施例的流程示意圖；

圖6是本發(fā)明葉片六面體有限元網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明輪盤二維幾何模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明輪盤二維有限元網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明葉根樣條曲線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明葉根樣條曲線延伸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明直紋曲面的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明直紋曲面的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明有限元節(jié)點(diǎn)落入直紋曲面的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明生成的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是圖5中根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，生成葉片的直紋曲面的步驟的細(xì)化流程示意圖；

圖16是圖15中根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，擬合葉片的葉根樣條曲線的步驟的細(xì)化流程示意圖；

圖17是圖15中根據(jù)葉根樣條曲線，生成葉片的直紋曲面的步驟的細(xì)化流程示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

10、葉片、11、大葉片；12、小葉片；20、輪盤；30、邊界面；40、輪緣；50、葉根中點(diǎn)；60、樣條曲線。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

參照?qǐng)D5，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，用于對(duì)整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段進(jìn)行有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格生成，該整體葉輪可以為軸流風(fēng)扇葉盤、壓氣機(jī)葉盤、離心葉輪、斜流葉輪、軸流渦流葉盤等，如圖2至圖4所示，整體葉輪包括葉片10和輪盤20，輪盤20與葉片10相連的一端設(shè)有輪緣40，輪緣40與葉片10之間通過(guò)邊界面30相連，葉片10包括大葉片11和小葉片12，該整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法包括步驟：

步驟S100、生成葉片的葉片六面體有限元網(wǎng)格。

如圖6所示，根據(jù)整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段中的葉片的實(shí)體造型，生成葉片六面體有限元網(wǎng)格，假設(shè)沿葉片寬度方向總單元數(shù)為Nx。

步驟S200、根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，生成葉片的直紋曲面。

如圖9所示，沿葉片六面體有限元網(wǎng)格的葉寬方向等距離選取葉片六面體有限元網(wǎng)格的葉根中點(diǎn)50，并將選取的葉根中點(diǎn)50連接在一起構(gòu)成葉根樣條曲線60；如圖10所示，并順著葉根樣條曲線Lg的彎曲度以葉根樣條曲線60的兩端點(diǎn)為起點(diǎn)分別向兩端軸向方向延伸，以覆蓋整個(gè)輪盤區(qū)域；在樣條曲線上60等距離取Np個(gè)點(diǎn)(為了保證曲面光滑度，建議Np>100)作為樣條曲線節(jié)點(diǎn)，并分別過(guò)這Np個(gè)點(diǎn)作垂直于X軸的直線，如圖11和圖12所示，從而在延伸后的葉根樣條曲線60和X軸之間形成葉片的直紋曲面。

步驟S300、構(gòu)建輪盤的輪盤二維幾何造型，并根據(jù)構(gòu)建的輪盤二維幾何造型生成輪盤二維有限元網(wǎng)格。

如圖7所示，構(gòu)建輪盤的輪盤二維幾何造型，并設(shè)置輪盤二維幾何造型的圓柱坐標(biāo)系，其中，x、r和t三個(gè)坐標(biāo)分別表示圓柱坐標(biāo)系的軸向、徑向和周向坐標(biāo)。如圖8所示，根據(jù)構(gòu)建的輪盤二維幾何造型，采用現(xiàn)有的“鋪路”法或“分割”法，生成輪盤二維有限元網(wǎng)格。設(shè)置輪盤二維有限元網(wǎng)格中的二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，其中，二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)設(shè)置為N2d，節(jié)點(diǎn)x坐標(biāo)記為X_d，最小x坐標(biāo)為X_dmin，最大x坐標(biāo)為X_dmax。

步驟S400、將輪盤二維有限元網(wǎng)格映射到直紋曲面上以形成直紋面二維網(wǎng)格；

循環(huán)掃描二維有限元網(wǎng)格的有限元節(jié)點(diǎn)和葉根樣條曲線的樣條曲線點(diǎn)，確定二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)是否全部落在對(duì)應(yīng)的直紋曲面上，若有限元節(jié)點(diǎn)落在直紋曲面對(duì)應(yīng)的三角形內(nèi)，則根據(jù)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值插值計(jì)算有限元節(jié)點(diǎn)的周向坐標(biāo)，從而將整個(gè)有限元網(wǎng)格映射到直紋曲線上，形成直紋面二維網(wǎng)格。具體如附圖13所示，確定i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)是否落在直紋曲面上的三角形△abd內(nèi)，若是，則根據(jù)a、b、d三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)的坐標(biāo)值插值計(jì)算i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的周向坐標(biāo)，然后再對(duì)樣條曲線點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)掃描，則此時(shí)i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)便近似地落在直紋曲面上；若否，則進(jìn)一步確定i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)是否落在直紋曲面上的三角形△bcd內(nèi)，若是，則根據(jù)b、c、d三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)的坐標(biāo)值插值計(jì)算i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的周向坐標(biāo)，然后再對(duì)樣條曲線點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)掃描，則此時(shí)i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)便近似地落在直紋曲面上。再對(duì)i二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二維有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)循環(huán)掃描，至此x-r平面上的整個(gè)輪盤二維有限元網(wǎng)格映射到直紋曲面上。

步驟S500、根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元。

如圖14所示，按事先設(shè)定的周向旋轉(zhuǎn)角度對(duì)直紋面二維網(wǎng)格進(jìn)行周向復(fù)制循環(huán)，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元。其中，事先設(shè)定的周向旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)計(jì)算得出，設(shè)葉片組數(shù)為Nb，每組葉片數(shù)為Nc，則扇區(qū)角度為：ALPHA1＝360/(N_b×N_c)。設(shè)葉片厚度方向網(wǎng)格數(shù)為Mh，從循環(huán)對(duì)稱邊界面到葉根輪盤沿周向劃分的單元數(shù)為Md，則葉盤沿周向總單元數(shù)為：

Mt＝Nb(Mh+2Md) (1)

設(shè)葉根平均厚度為Hp，其掃過(guò)的周向角度為ALPHA2，則循環(huán)對(duì)稱邊界面到葉根輪盤沿周向每個(gè)單元?jiǎng)澐謷哌^(guò)的周向角度為：

ALPHA3＝(ALPHA3-ALPHA2)/Md (2)

然后對(duì)直紋面2D網(wǎng)格周向復(fù)制循環(huán)，具體如下所示；

對(duì)于非葉根相接區(qū)旋轉(zhuǎn)角度取；

Alpha＝Alpha+0.5*Alpha3；

對(duì)于葉根相接區(qū)旋轉(zhuǎn)角度??；

Alpha＝Alpha+0.5*Alpha2/Mh；

將直紋曲面的網(wǎng)格所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)繞轉(zhuǎn)軸x旋轉(zhuǎn)復(fù)制Alpha角度，節(jié)點(diǎn)號(hào)按順序遞增；由此獲得2*Mt+1層網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，周向循環(huán)行成單元號(hào)，按圖14的方式根據(jù)各層節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)生成單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)，并計(jì)入。

根據(jù)樣條曲線點(diǎn)的坐標(biāo)，調(diào)整與樣條曲線點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的有限元節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，使有限元節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的樣條曲線點(diǎn)的坐標(biāo)相等。

加入葉片六面體有限元網(wǎng)格，消除葉根重復(fù)節(jié)點(diǎn)的多余節(jié)點(diǎn)號(hào)，并刪除未連單元的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)按循序重新編號(hào)，從而降低計(jì)算機(jī)資源的需求，節(jié)省存儲(chǔ)空間。

本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，首先通過(guò)對(duì)葉輪的實(shí)體造型進(jìn)行分析，分別生成葉片六面體有限元網(wǎng)格和輪盤二維有限元網(wǎng)格；然后根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格生成直紋曲面，將輪盤二維有限元網(wǎng)格映射到直紋曲面上形成直紋面二維網(wǎng)格；再根據(jù)直紋面二維網(wǎng)格，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能生成整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格的技術(shù)問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，且精度和效率高，易于在有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

優(yōu)選地，如圖15所示，本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S200包括：

步驟S210、根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，擬合葉片的葉根樣條曲線。

參見圖9，沿葉片六面體有限元網(wǎng)格的葉寬方向等距離選取N_S個(gè)葉根中點(diǎn)，并將選取的葉根中點(diǎn)連接在一起以擬合葉根樣條曲線Lg。

步驟S220、根據(jù)葉根樣條曲線，生成葉片的直紋曲面。

參見圖10，順著葉根樣條曲線Lg的彎曲度以葉根樣條曲線Lg的兩端點(diǎn)為起點(diǎn)分別向葉根樣條曲線兩端的軸向方向延伸，以覆蓋整個(gè)輪盤區(qū)域；在樣條曲線上Lg的軸向方向上從左往右等距離選取Np個(gè)點(diǎn)(為了保證曲面光滑度，建議Np>100)作為樣條曲線節(jié)點(diǎn)，并分別過(guò)這Np個(gè)樣條曲線節(jié)點(diǎn)作垂直于X軸的直線，如圖11和圖12所示，從而在延伸后的葉根樣條曲線Lg和X軸之間形成葉片的直紋曲面。

本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，根據(jù)葉片六面體有限元網(wǎng)格，擬合葉片的葉根樣條曲線；根據(jù)葉根樣條曲線，生成葉片的直紋曲面，并最終根據(jù)生成的直紋曲面，生成整體葉輪的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能生成整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段的有限元六面體三維實(shí)體單元網(wǎng)格的技術(shù)問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，且生成的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元精度和效率高，易于在有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

優(yōu)選地，如圖16所示，本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S210包括：

步驟S211、獲取葉片六面體有限元網(wǎng)格中的葉根中點(diǎn)。

對(duì)整體葉輪的循環(huán)對(duì)稱段中的葉片的實(shí)體造型進(jìn)行分析，生成與實(shí)體造型相映射的葉片六面體有限元網(wǎng)格，并相應(yīng)獲取葉片六面體有限元網(wǎng)格中的所有葉根中點(diǎn)。

步驟S212、沿葉寬方向等距離選取并連接葉根中點(diǎn)，生成葉片的葉根樣條曲線。

參見圖9，順著葉片六面體有限元網(wǎng)格的葉寬方向，在片六面體有限元網(wǎng)格上等距離選取NS個(gè)葉根中點(diǎn)，并將選取的葉根中點(diǎn)連接在一起，生成葉根樣條曲線Lg。

本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，通過(guò)獲取葉片六面體有限元網(wǎng)格中的葉根中點(diǎn)，沿葉寬方向等距離選取并連接葉根中點(diǎn)，生成葉片的葉根樣條曲線，從而實(shí)現(xiàn)了從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，且生成的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元精度和效率高，易于在有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

優(yōu)選地，如圖17所示，本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S220包括：

步驟S221、對(duì)葉根樣條曲線沿輪盤的軸向方向延伸。

設(shè)輪盤最小x坐標(biāo)和最大x坐標(biāo)分別為Xmin和Xmax，在曲線的兩個(gè)端點(diǎn)分別保持半徑不變，順著葉根樣條曲線原有方向往-x和+x方向延伸，直至分別等于Xmin和Xmax。如圖10所示，離心葉輪或斜流葉輪出口處輪盤半徑大于葉片的半徑，此時(shí)應(yīng)將葉根樣條曲線順著切線往上延伸直至葉根樣條曲線的最大半徑大于或等于輪盤的最大半徑，這樣就可覆蓋整個(gè)輪盤區(qū)域。

步驟S222、等距離選取延伸后的葉根樣條曲線上的樣條曲線點(diǎn)。

如圖11和圖12所示，在葉根樣條曲線Lg上等距離取Np(為了保證曲面光滑建議Np>100)個(gè)樣條曲線點(diǎn)，從葉輪的進(jìn)口處開始編號(hào)，軸向坐標(biāo)分別為：X₁，X₂，……，X_i，……，X_NP。

步驟S223、過(guò)樣條曲線點(diǎn)分別作垂直于X軸的直線以在延伸后的葉根樣條曲線和X軸之間形成直紋曲面。

過(guò)樣條曲線點(diǎn)作垂直于X軸的直線，與X軸交點(diǎn)的X坐標(biāo)分別為：U₁，U₂，……，U_i，……，U_NP。X軸上的點(diǎn)與樣條曲線上的相應(yīng)點(diǎn)的連線即為直紋線。Lg在x軸投影的長(zhǎng)度為L(zhǎng)_X＝X_NP-X₁。設(shè)在X軸上第i+1點(diǎn)與第i點(diǎn)的軸向距離為L(zhǎng)_X＝X_NP-X₁,當(dāng)ΔU<a＝b×Lx/(N_p-1)時(shí)，(0<b<1)，取U_i+1＝U_i+a，以避免重合點(diǎn)的出現(xiàn)。

本實(shí)施例提供的整體葉輪循環(huán)對(duì)稱網(wǎng)格自動(dòng)生成方法，對(duì)葉根樣條曲線沿輪盤的軸向方向延伸；過(guò)樣條曲線點(diǎn)分別作垂直于X軸的直線以在延伸后的葉根樣條曲線和X軸之間形成直紋曲面，以將整個(gè)有限元網(wǎng)格映射到直紋曲線上，從而實(shí)現(xiàn)了從幾何造型到網(wǎng)格自動(dòng)生成流程的自動(dòng)化，且生成的二十節(jié)點(diǎn)六面體單元精度和效率高，易于在有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。