水利水电技术第４ ０ 卷２０ ０ ９ 年第１１期水轮机叶片测绘数据的三维Ｃ Ａ Ｄ 绘型邓杰， 陈锐●＇．、＇●ｏ Ｊ ’ ●ｙ ｕ（ 中国水利水电科学研究院， 北京１０ ０ ０ ３８ ）摘要： 介绍了一种在三维参数化Ｃ Ａ Ｄ 软件（ Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ ）中用水轮机叶片测绘数据来进行三维绘型的逆向工程方法。 叶片建模的基本数据来自实物叶片的测绘资料， 包括样板曲线和叶片表面上不规则的测绘点群。 建模的程序包括： 测绘数据导入， 创建叶片轮廓曲线， 用三维数据创建叶片轴面型线， 创建叶片网格曲线， 创建叶片头部曲面， 创建叶片表面曲面， 创建叶片实体等。关键词： 水轮机； 转轮叶片３Ｄ 建模； 逆向工程方法； Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ中图分类号： Ｔ Ｋ ７ ３０ ． ２： Ｔ Ｐ ３９ １． ７ ２文献标识码： Ｂ文章编号...

  水利水电技术第４ ０ 卷２０ ０ ９ 年第１１期水轮机叶片测绘数据的三维Ｃ Ａ Ｄ 绘型邓杰， 陈锐●＇．、＇●ｏ Ｊ ●ｙ ｕ（ 中国水利水电科学研究院， 北京１０ ０ ０ ３８ ）摘要： 介绍了一种在三维参数化Ｃ Ａ Ｄ 软件（ Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ ）中用水轮机叶片测绘数据来进行三维绘型的逆向工程方法。 叶片建模的基本数据来自实物叶片的测绘资料， 包括样板曲线和叶片表面上不规则的测绘点群。 建模的程序包括： 测绘数据导入， 创建叶片轮廓曲线， 用三维数据创建叶片轴面型线， 创建叶片网格曲线， 创建叶片头部曲面， 创建叶片表面曲面， 创建叶片实体等。关键词： 水轮机； 转轮叶片３Ｄ 建模； 逆向工程方法； Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ中图分类号： Ｔ Ｋ ７ ３０ ． ２： Ｔ Ｐ ３９ １． ７ ２文献标识码： Ｂ文章编号： １０００． ０８６０（ ２００９ ）１１． ０１０３． ０４３ Ｄｍ ｏ ｄ ｅ ｌｉｎ ｇｏ ｆ ｒ ｕ ｎ ｎ ｅ ｒｂ ｌａ ｄ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍｍ ｅ ａ ｓｕ ｒ ｅ ｄｄ ａ ｔａＤ Ｅ Ｎ ＧＪｉｅ ， Ｃ Ｈ Ｅ ＮＲ ｕ ｉ（ Ｃ ｈ ｉｎ ａＩｎ ｓｔｉｔｕ ｔｅ ｏ ｆＷ ａ ｔｅ ｒ Ｒ ｅ ｓｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄＨ ｙ ｄ ｒｏ ｐ ｏ ｗ ｅｒ Ｒ ｅｓｅａ ｒｃｈ ， Ｂ ｅｉｊｉｎ ｇ １０００３８， Ｃ ｈ ｉｎ ａ ）Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔ： Ａｌ℃ ｖ ｅ ｒ ｓｅｅ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ３ Ｄｍ ｏ ｄ ｅｈ ｎ ｇｏ ｆ ｒ ｕ ｎ ｎ ｅ ｒｂ ｌａ ｄ ｅ ｏ ｆｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌｉｃ ｔｕ ｒ ｂ ｉｎ ｅ ， ｆ ｒ ｏ ｍｍ ｅ ａ ｓｕ ｒ ｅ ｄｄ ａ ｔａ ， ｉｎ３ Ｄｐ ａ ｒ ａ ｍ ・ｅ ｔｅ ｒ ｉｚ ｅ ｄ Ｃ Ａ Ｄｓｙ ｓｔｅ ｍｉｓ ｉｎ ｔｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓｉｃ ｄ ａ ｔａ ｆ ｏ ｒ ｔｈ ｅｍ ｏ ｄ ｅｆ ｉｎ ｇｉｎ ｃ ｌｕ ｄ ｅ ｓ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ０ｆ ｔｈ ｅｔｅ ｍ ｐ ｌａ ｔｅ ｓａ ｎ ｄ ｍ ｅ ａ ￥ －ｔａ ｒ ｅ ｄ “ｐ ｏ ｉｎ ｔｃ ｌｏ ｕ ｄ ” ｏ ｎ ｔｈ ｅｂ ｌａ ｄ ｅ ｓｕ 五ａ ｃｅ＆ Ｔ ｈ ｅｍ ｏ ｄ ｅｌｉｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅｉｓ鹊ｆ ｏ Ｕ ｏ ｗ ｓ： ｉｎ ｐ ｕ ｔｍ ｅ ａ Ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｄ ａ ｔａ ｉｎ ｔｏＮ Ｘ ； ｃ ｒ ｅ ａ ｔｅｔｈ ｅｂ ｏ ｕ ｎ ｄ －ａ ｒ ｙｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ｌａ ｄ ｅｓｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ； ｃ ｒ ｅ ａ ｔｅｔｈ ｅ ｍ ｅ ｆ ｉｄ ｉｏ ｎ ａ ｌｐ ｒｏ ｆ ｉｌｅｆ ｒ ｏ ｍ３ Ｄ ｂ ｌａ ｄ ｅｄ ａ ｔａ ； ｃ ｒ ｅ ａ ｔｅｍ ｅ ｓｈ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ｌａ ｄ ｅｓｕ ｒｆ ａ ｃｅｓ； ｃｒｅａ ｔｅｓ ｕ ｒ －ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆｂ ｌａ ｄ ｅｈ ｅ ａ ｄ ； ｃ ｒ ｅ ａ ｔｅｍ ｅ ｓｈ ｓｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆｂ ｌａ ｄ ｅ ， ａ ｎ ｄｃ ｒ ｅ ａ ｔｅ ｓｏ ｌｉｄｐ ａ ｒ ｔｏ ｆ ｔｈ ｅｂｌａ ｄ ｅ．Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ： ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌｉｃ ｔｕ ｒ ｂ ｉｎ ｅ ； ３Ｄｍ ｏ ｄ ｅｌｉｎ ｇｏ ｆ ｒ ｕ ｌｕ ｌｅ ｒｂ ｌａ ｄ ｅ ； ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓｅ ｅｎ ｇ ｉｎ ｅｅｒｉｎ ｇ ｍ ｅｔｈ ｏ ｄ ； Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ１概述水轮机转轮叶片的三维建模是典型的自由曲面特征造型。 通常水力设计的成果为建模提供了规则的流面曲线， 我们大家可以轻而易举地生成网格曲面来创建叶片表面形状。 但有时建模数据也会来自对已运行过的机组零件的测绘。 例如， 当需要对运行中出现一些明显的异常问题的水轮机转轮进行计算机模拟分析时， 计算模型的原始数据可能就是实测的几何数据。 而测绘数据往往无法象设计成果那样给出规则的曲线， 这样的叶片建模工作就不能直接应用常规创建特征的方法来完成。 本文将针对一种很典型的混流式水轮机测绘叶片实例进行建模方法的讨论， 提供一个利用Ｕ Ｇ Ｓ Ｎ Ｘ 软件建模的逆向工程方法。Ｕ Ｇ ＳＮ Ｘ 是大型主流三维参数化设计软件之一，在制造业应用很广。 它的Ｃ Ａ Ｄ 模块功能丰富， 计算性能突出。 对于本文所讨论的非常规特征建模问题，它的强大的曲面造型计算能力为咱们提供了解决实际问题的有效工具。 本文以Ｕ Ｇ Ｓ Ｎ Ｘ 软件为平台做三维Ｃ Ａ Ｄ 讨论， 应该具有一定的代表意义。本文所说的叶片测绘的典型例子包括以下几项数据（ 见图１）： （ １）叶片表面（ 正、 背面）上分布在足够大的面积上的几何点（ 坐标数据）； （ ２）叶片进、 出口形状的局部靠模样板（ 型线）叶片上冠和下环交线的（ 部分）测量数据。我们从这一些数据出发进行叶片的３Ｄ 建模， 主要有４ 个步骤。 第一， 确定完整的叶片表面边界曲线。我们要用离散分布的曲线段和点群拟合出三维曲面，必须以完整的边界约束为前提。 第二， 创建轴面型线图。 我们做水力设计往往是从设计轴面型线开始的。 二维的轴面曲线非常容易把握， 是我们控制叶片形状的主收稿日期： ２０ ０ ９ ０ ３－ １９作者简介： 邓杰（ １９ ６１一）， 男， 北京人， 高级工程师。１０ ８万方数据