基于PROE的水轮机尾水管肘管部分的三维造型

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1、2009年9月农业机械学报第40卷第9期基于Pro／E的水轮机尾水管肘管部分的三维造型齐学义马惠萍杨国来敏政(兰州理工大学流体动力与控制学院，兰州730050)【摘要】针对水轮机内部流场CFD数值模拟及工程实际制造需要，对弯肘型尾水管的三维造型进行分析与研究。发现常用的造型方法过程繁琐，且不便于修改流道也不易光滑。本文提出一种新的造型方法，不仅克服了常用方法的弊端，而且造型过程简洁直观、生成的型面平顺光滑，修改过程灵活，适应性强，可更精确地实现设计意图。经实例造型与CFD流场模拟验证，提出的方法不仅设计出的尾水管内部水流运动符合

2、设计假定，其流场分布与理论分析相符，而且所设计出的尾水管流道平顺光滑，流态良好。关键词：水轮机尾水管Pro／E造型CFD中图分类号：TK730．3文献标识码：A3-DModelingofHydraulicTurbineDraftTubeBasedonPro／EQiXueyiMaHuipingYangGuolaiMinZheng(CollegeofFluidPowerandControl，Lanzl~uUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)AbstractForthesakeofCF

3、Dsimulationontheturbineflowfieldandpracticalmanufacturing，the3一Dmodelingofbent—elbowdrafttubewasanalyzed，whichshowedthatthecommonmethodshaveafussyprocess，noteasytomodifyandsmooth．Therefore，thispaperproposedanewmethodthatovercomesthedefectofthecommonmethod，hassimplepr

4、ocess，generatessmoothsurface，modifiesflexible，andhasalargeadaptability．Sothedesignintentcanbemoreaccuratelyrealizethroughthismethod．ValidatedbyinstanceandCFDanalysis，thedesignmethodofdrafttubeagreeswiththerequirementofdesignassumption，andtheflowofthedrafttubearesmoth

5、andgod．KeywordsHydraulicturbine，Drafttube，Pro／E，Modeling，CFD核心问题是图形的计算机表示，也就是要解决既适引言合计算机处理，又能有效地满足设计的几何要求和对于流体机械而言，平顺光滑的过流表面不仅形状表示，且便于形状信息的传递和模型数据的交可大大减小流体运动的阻力，而且有助于提高流场换。为此，本文提出一种新的造型方法。数值模拟的精度和性能预估的准确性J，还能更加1常用肘管段造型方法分析真实地反映实际流体的运动状态。尾水管是组成水轮机主要过流部件之一，尤其弯肘型管常用的三维造

6、型方法是根据弯肘尺寸是对于高比转数的水轮机，其性能直接影响机组的及其各个水平截面的尺寸，在PrO／E中对每一个水总效率和运行稳定性【2J。由于尾水管尤其是弯肘平面分别进行草绘，然后执行扫描混合命令[3-5J，部分几何形状的复杂性，在对尾水管进行造型的过如图1所示。但这种作法有一定的缺陷：首先，需将程中，肘管段的准确造型最为关键。而常用的设计每一水平截面的图元数调整一致，否则不能完成扫方法过程复杂、繁琐，且不能准确地形成三维形状。描混合命令J。因为不同水平截面截取弯肘管的研究认为，对流体机械尤其是过流表面的三维造型截面图形不同，所

7、对应的线段图元数也不相同。为收稿日期：2008—11—13修回日期：2009—03—16作者简介：齐学义．教授，博士生导师，主要从事流体机械内部流动及其性能研究。E-mail：qixy@lut．cn104农业机械学报能执行扫描混合命令，使造型过程顺利进行，就必须对每个截面的线段参照曲面延伸的趋势，按比例适当截断图元数较少截面上的图形，使其截面图元数增加，经这样调整使各截面上图元数相等；其次，这种造型方法首先要适当地选取截面位置和足够多的截面数，并要得到每一个水平截面图形的确切尺寸等；再者，造出的型面不够平顺光滑。这是因为对弯曲部

8、分扫描混合的轨迹是沿轴线依次进行，而每个截面的形状又是变化的，且所造的型面又是有一定曲率的，这就将导致弯曲部分的型面不光滑。如若通过增加截面数来细化修改曲面的光滑程度，则又图3肘管段结构剖析立体图增加了造型环节和工作量。因此，这样的造型过程Fig．3Struct