一种水轮机部件参数化建模方法技术

一种水轮机部件参数化建模方法，包括，步骤S01：导入水轮机模型参数或新建模型参数，步骤S02：获取拟建模水轮机蜗壳、座环、活动导叶、转轮及尾水管的底层格式化数据；步骤S03：将S0、S02获取的相应部件的格式化数据导入相应的建模页签；步骤S04：根据不同部件建模页签界面，输入相应参数，然后执行相应部件模型生成命令，程序利用封装内嵌逻辑处理导入的格式化数据，并结合步骤S03中输入的部件特征参数，生成建模部件实体；所述内嵌逻辑包括技术方案中的遍历数组创建弧面、数组生成样条曲线、多截面放样、遍历数组求值、缩放比率线性插值、近似保角变换映射、圆形阵列、扫掠、拉伸、旋转及矢量移动的一种或组合。量移动的一种或组合。量移动的一种或组合。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机部件参数化建模方法


[0001]本专利技术涉及机械零部件水轮机部件(蜗壳、座环、活动导叶、转轮、尾水管)的建模仿真领域，具体涉及一种水轮机部件参数化建模方法。

技术介绍

[0002]水力发电工程中，水轮机是将水能转换为电能的源动力部件。为了充分发掘水轮机的水能转换效率及提高运行稳定特性，其过水流道均为空间异形结构，转轮部件的空间扭曲程度愈加严重，尤其是水泵水轮机。但是高度扭曲的空间结构给水轮机设备三维建模带来了不小的挑战，也一定程度上限制了三维设计在水力机械工程应用中的推广。
[0003]现在市面上已有很多通用商业软件面向工程设计BIM应用，但是其建模功能均基于堆砌式命令操作模式，操作命令繁琐、逻辑关系冗杂、建模灵活度过低，而且命令操作的曲面均为椭圆、多次曲线等规则曲面。水力发电行业现状中，设计院采用通用三维软件进行水电工程三维BIM设计时，在人力资源和设计方法有限的情况下，针对空间异形的水轮机转轮部件建模以直叶片或简单曲面代替以近似转轮结构，无法满足转轮叶片的空间弯扭特征需求。
[0004]在设计初期，水轮机未锁定方案执行生产，厂家或者设计院无法完整掌握数据，建模所需数据是从设计方案中逐步推演而来，以实现设计功能和目的，并经优选的设计方案进行甄选；而且水电工程整套模型均为针对性设计，各工程参数千差万别无法重现，因此难以进行借鉴复制；因此采用商业通用三维软件建模，一则不实用，二则设计效率低，不适合本行业；设计效率低是由于，在水电工程中需要大量采用新设计，而又要植入已有设备，进行充分利用，而且还需要考虑设计要求，而且尤其是水轮机作为非标设备，并无标准模型或标准产品，需要进行修正设计；
[0005]另外水电工程所使用的整套设备，往往具有唯一性，即其适合于该工程，脱离该工程往往无法匹配其相关参数，如尺寸、功率、强度，都关乎安装空间，以及设计目的和功能；因此除一些通用配件或者高频常规通用设备外，如螺栓、法兰、轴销类件外，都是基于水电工程进行的全新设计和校核；而且该建模数据的使用，往往是单次使用，脱离该工程即无法应用，因此，机电设备建模，较多采用堆砌式建模，需要在模型之间进行匹配修改，达到成本、效率、效能最佳化的设计方案，优选最佳；
[0006]现有的工程设计实例中，采用通用建模软件的命令流式传统方法，抽水蓄能电站水轮机转轮部件的内部空间曲面建模非常困难，控制精度不足，以直叶片或简单曲面代替，无法真实显现三维弯扭特性，且单就转轮部件建模需要7天以上。
[0007]因此在设计阶段如何对繁杂的设计要求，提高建模设计效率、速度，及操作难度，急需改进。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水轮机部件参数化
建模方法，以截面轮廓成形、多界面放样生成实体的方法实现蜗壳、尾水管部件的参数化建模功能，以空间点放样曲面、拉伸成体的方法实现座环、活动导叶的参数化建模功能，以空间网格点的近似保角变换，实现空间扭曲水轮机转轮叶片参数化建模功能，并以MVBA语言开发完成抽水蓄能电站水轮机、常规混流电站水轮机参数化建模软件实现方法应用，具有便捷的本地化和专业化强特点。
[0009]本申请旨在解决
技术介绍
中的问题之一。
[0010]本专利技术所采用的技术方案为：为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种水轮机部件参数化建模方法，包括，步骤S01：导入水轮机模型基本参数或新建模型基本参数，步骤S02：获取拟建模水轮机蜗壳、座环、活动导叶、转轮及尾水管的底层格式化数据；
[0011]底层格式化数据指在三维建模软件中，用于表示一个三维部件的底层数据格式，以一定的格式和规范进行存储和管理，以便于软件对其进行解析、读写和处理；底层格式化数据包括但不限于以下几个方面：
[0012]顶点数据：用于表示一个三维部件的各个顶点的坐标和属性数据，如颜色、纹理坐标等；
[0013]面数据：用于表示一个三维部件的各个面(或多边形)的顶点索引和属性数据，如材质、法向量等；
[0014]线段数据：用于表示一个三维部件的各个线段的端点坐标和属性数据，如颜色、线宽等；
[0015]材质数据：用于表示一个三维部件的材质属性，如颜色、透明度、反射率等；
[0016]动画数据：用于表示一个三维部件的动画效果，如旋转、平移、缩放等；
[0017]其他数据：如灯光数据、相机数据等；
[0018]这些底层格式化数据以文件的形式进行存储，如.obj、.stl、.fbx、.3ds、.csv等格式，以便于在不同的三维建模软件之间进行交互和共享。
[0019]步骤S03：将S01获取的数据导入建模软件首页进行运行初始化，依据S02获取的相应部件的格式化数据分别独立导入相应的建模页签；
[0020]步骤S04：根据不同部件建模页签界面，输入界面中相应参数，如蜗壳建模页签中的
‘
蜗壳进口断面直径
’
、座环建模页签中的
‘
固定导叶出口安放角
’
、转轮建模页签中的
‘
进口直径
’
等，然后执行相应部件模型生成命令，程序利用封装内嵌逻辑处理导入的格式化数据，并结合上述步骤S03中输入的部件基本特征参数，生成建模部件实体；所述内嵌逻辑包括技术方案中的遍历数组创建弧面、数组生成样条曲线、多截面放样、遍历数组求值、缩放比率线性插值、近似保角变换映射、圆形阵列、扫掠、拉伸、旋转及矢量移动的一种或组合。
[0021]内嵌逻辑指在三维建模中，通过对不同实体的组合、布尔运算、变换、修剪等操作，生成一个完整的三维实体模型的逻辑过程；这个过程中，不同的实体之间可能需要进行位置、方向、大小、形状等方面的调整和配合，以达到最终的建模效果；这个过程中需要考虑实体之间的相互作用和依存关系，以确保最终生成的实体模型是完整、准确、符合设计需求的；这个过程需要借助建模软件中的各种工具和函数，如布尔运算、变换、修剪、拼合、组合等；
[0022]遍历数组创建弧面：通过遍历数组中的点，创建一个弧面来表示一个三维物体的曲面，用于建模中的表面造型；
[0023]数组生成样条曲线：通过一个数组中的点，生成一条样条曲线，用于建模中的曲线造型；
[0024]多截面放样：通过多个截面模型，生成一个三维物体的表面模型，用于建模中的复杂形状；
[0025]遍历数组求值：通过遍历数组中的点，计算出一组数值，用于建模中的数据处理；
[0026]缩放比率线性插值：通过线性插值计算出两个缩放比率之间的中间值，用于建模中的缩放处理；
[0027]近似保角变换映射：通过近似保角变换来映射一个三维物体的表面模型，用于建模中的形状处理；
[0028]圆形阵列：将一个三维物体按照一定的角度和数量进行复制和旋转，形成一个圆形阵列，用于建模中的形状处理；
[0029]扫描：通过沿着一条路径扫描一个截面模型，生成一个三维物体的表面模型，用于建模中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机部件参数化建模方法，包括，步骤S01：导入水轮机模型参数或新建模型参数，其特征在于，步骤S02：获取拟建模水轮机蜗壳、座环、活动导叶、转轮及尾水管的底层格式化数据；步骤S03：将S01获取的数据导入建模软件运行初始化，依据S02获取的相应部件的格式化数据导入相应的建模页签；步骤S04：根据不同部件建模页签界面，输入相应参数，然后执行相应部件模型生成命令，程序利用封装内嵌逻辑处理导入的格式化数据，并结合步骤S03中输入的部件特征参数，生成建模部件实体；所述内嵌逻辑包括技术方案中的遍历数组创建弧面、数组生成样条曲线、多截面放样、遍历数组求值、缩放比率线性插值、近似保角变换映射、圆形阵列、扫掠、拉伸、旋转及矢量移动的一种或组合。2.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，步骤S01：根据水电工程参数特征确定拟建模蜗壳进口断面直径、进口段长度、+Y最大距离、+X最大距离、0断面定位角度、固定导叶出口安放角、水轮机转轮进、出口直径、转轮高度、进口高度、叶片个数、尾水管偏移高度的建模参数。3.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，步骤S02：根据拟建模水轮机部件，参数化建模，获取相应部件底层格式化数据。4.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，步骤S03：在程序首页操作界面中输入该水轮机建模的特征参数，在部件建模界面分别依次导入相应部件控制参数及输入界面参数。5.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，步骤S05：生成目标建模部件后进行旋转、移动检查，检查无误后导出转轮模型。6.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，包括参数化建模：以底层数据驱动，通过内嵌封装的数据处理逻辑自动生成模型。7.根据权利要求1所述的一种水轮机部件参数化建模方法，其特征在于，部件建模方法：分析采用已梳理的底层数据格式生成部件模型所需的数据处理逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓路家，杨志炎，邓晓飞，黄毅，吴现，方红，蒋雨煊，刘宏，黄天成，杨雪林，许建文，丁聪，李彦浩，刘晓丽，田蔷蔷，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：