复杂曲面螺旋桨实体模型参数化设计与分析

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1、2011年1月机械科学与技术January2011第30卷第1期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol．30No．1复杂曲面螺旋桨实体模型参数化设计与分析高富东，潘存云(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙410073)高富东摘要:螺旋桨是一种特殊的复杂曲面零件，根据其结构特点和工艺要求定义参数化变量，推导出螺旋桨叶切面局部坐标系到全局坐标系的坐标转换公式，采用Matlab编程技术解决将不同图谱形式提供的叶切面几何参数应用到三维CAD建模过程的问题，通过Solidworks软件曲面放样

2、、曲面缝合和曲面加厚等命令完成复杂曲面螺旋桨的实体造型，参数化的设计过程提高了系列螺旋桨的生成效率。在此基础上，运用计算流体动力学(CFD)理论，结合RANS方程和RSM湍流模型对所建立的DTMB4119桨模型进行了敞水性能数值计算，计算结果与试验数据吻合较好，验证了本文实体造型方法的精确性，同时也说明所采用的数值计算方法适于螺旋桨敞水性能的求解。关键词:螺旋桨;参数化设计;实体造型;敞水性能中图分类号:TP301.6文献标识码:A文章编号:1003-8728(2011)01-0001-05ParameterizedDesignandAnalysisoftheCo

3、mplicatedCurved-surfacePropellerinSolidModelingGaoFudong，PanCunyun(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073)Abstract:Thepropellerisacomplicatedcurved-surfacepart．Theparameterizedvariableisdefinedaccordingtotheconfigurationfeatu

4、resandthetechnicsdemand，andthenthecoordinatetransformationformulaoftransformingthelocalcoordinatesofthepointsonsectionplanestotheglobalcoordinatesisdeduced，andtheproblemofapply-ingdifferentgeometricparameteratlasestosolidmodelingisresolvedusingMatlabprocess．Thendemandsofsur-faceloftin

5、g，knittingandthickeningetc．areusedtocompletethesolidmodeling．Theprocessofparameterizedde-signimprovestheefficiencyofserialmodeling．Afterthat，computationalfluiddynamics(CFD)methodisusedtosimulatetheopen-waterperformanceofthepropellerDTMB4119byusingtheReynolds-AveragedNavier-Stokes(RANS

6、)equationandReynoldsStressModel(RSM)．Thecomputationalresultsagreewellwiththeexperimentaldata．Itshowsthatthemethodofsolidmodelingisaccurateandthenumericalsimulationhasgoodaccuracyinthepredictionofpropelleropen-waterperformance．Keywords:propeller;parameterizeddesign;solidmodeling;open-w

7、aterperformance螺旋桨作为一种应用广泛的推进器，是船舶和水下航行器动力系统的核心部件，其设计和制造状况关系着以造船业为代表的重大装备制造业的水平［1］和地位。由于螺旋桨长期工作在复杂的湍流环收稿日期:2009－07－23境中，任何设计和制造的缺陷都可能导致工作效率基金项目:国家863计划项目(2006AA09Z235)和湖南省研究生科研创新项目(B090303)资助的降低，甚至带来重大的经济损失。因此，在螺旋桨作者简介:高富东(1982－)，博士研究生，研究方向为水力机械CFD的设计、分析和制造中需要应用CAD/CAM技术来分析、水中兵器总体设计理论

8、与方法，g