[发明专利]一种空心风扇叶片多内腔结构设计方法

摘要

本发明提出一种空心风扇叶片多内腔结构设计方法，通过构造叶片叶身外形3D模型，对叶身进行区域划分，在相应区域创建空腔实体，最后布尔差运算获得最终空心风扇叶片。本发明的有益效果是，提出了完整的多腔空心风扇叶片结构设计方法，并且每个空腔区域提供多个控制点以保证实现平滑过渡和不等壁厚的设置。通过使用此方法，可以在仅仅输入壁厚参数和位置参数，得到多空腔区域精确布局，并自动生成多腔叶片。本方法对三维软件的平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行多腔空心风扇叶片设计。

主权项

1.一种空心风扇叶片多内腔结构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：读取已有的多腔空心风扇叶片的叶身外形三维模型数据，或根据多腔空心风扇叶片设计参数建立叶身外形三维模型；叶身外形三维模型包括沿高度方向的若干层截面线和中弧线；每一层截面线均由叶盆、叶背、前缘和尾缘组成；步骤2：对于每一层截面线，采用以下步骤构造空腔内形曲线：步骤2.1：根据多腔空心风扇叶片的空腔尺寸设计要求，选择对应的弧长百分比，实现在中弧线上确定两点u3和u7，点u3靠近前缘，点u7靠近尾缘；过点u3做中弧线法线L1，过点u7做中弧线法线L2；L1与前缘、叶盆、叶背形成前区；L2与尾缘、叶盆、叶背形成后区；将L1向尾缘方向偏置d1，得到中区前边界线L3，d1为中前区壁厚，L3与中弧线交于点u4；将L2向前缘方向偏置d2，得到中区后边界线L4，d2为中后区壁厚，L4与中弧线交于点u6；L3、L4与叶盆、叶背形成中区；步骤2.2：在中弧线靠近前缘的端点u1与点u3之间的中弧线上取一点u2，过点u2做中弧线法线L5；在中弧线靠近尾缘的端点u9与点u7之间的中弧线上取一点u8，过点u8做中弧线法线L7；在点u4与点u6之间的中弧线上取一点u5，过点u5做中弧线法线L6；步骤2.3：取前区的壁厚控制点包括点pi，i＝1,2,3,4,5,6，p1为叶盆与前缘的交点，p4为叶背与前缘的交点，p2为叶盆与L5的交点，p5为叶背与L5的交点，p3为叶盆与L1的交点，p6为叶背与L1的交点；取中区的壁厚控制点包括点ci，i＝1,2,3,4,5,6，c1为叶盆与L3的交点，c4为叶背与L3的交点，c2为叶盆与L6的交点，c5为叶背与L6的交点，c3为叶盆与L4的交点，c6为叶背与L4的交点；取后区的壁厚控制点包括点ai，i＝1,2,3,4,5,6，a1为叶盆与尾缘的交点，a4为叶背与尾缘的交点，a2为叶盆与L7的交点，a5为叶背与L7的交点，a3为叶盆与L2的交点，a6为叶背与L2的交点；步骤2.4：根据该层截面的空腔尺寸设计要求，在前区、中区和后区的壁厚控制点处对叶盆和叶背进行偏置；按照空腔布局对偏置线以及L1、L2、L3和L4进行修剪，得到空腔的轮廓线，其中前区空腔靠近前缘的轮廓边界采用弧线平滑过渡连接，后区空腔靠近尾缘的轮廓边界采用全劈缝设计至尾缘处；步骤3：根据各层截面的空腔轮廓线，建立空腔实体；将空腔实体与叶身外形实体做求差运算，得到多腔空心风扇叶片模型。