【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风机叶片设计领域，具体地涉及一种基于共模具的叶片造型方法以及一种基于共模具的叶片造型装置。
技术介绍
1、随着风力发电技术的发展，风电叶片不断向着大长度、高柔性、轻量化、低成本的设计方向发展，客户对风电叶片的需求呈多样化和多变化的特点。叶片的迭代速度呈爆发式增长，因此如何减少叶片的迭代成本也是各大制造商关注的重点。对已有叶片外形进行拉伸从而重复利用模具可以显著地减少叶片的生产制造成本。但是现有方法多是直接对已有模型进行缩放，仅考虑了模具的通用性，没有兼顾新叶片的性能。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种基于共模具的叶片造型方法及装置，该方法基于共模具段进行叶片造型，然后对叶片造型进行评估，同时考虑了设计的叶片的成本以及性能两个方面，达到叶片成本与性能的平衡。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于共模具的叶片造型方法，所述基于共模具的叶片造型方法包括：
3、确定共模具段；
4、设定各共模具段的平移量及扭转角度，得到不同的共模具方案；
5、对不同的共模具方案进行外接设计；
6、根据不同外接设计的模具扭转角度对叶片预弯后掠进行调整；
7、对调整后的叶片造型进行光顺检查；
8、对通过光顺检查的叶片造型进行评估，确定出成本与性能最优的叶片造型方案。
9、根据上述技术手段，该方法基于不同的共模具段以及模具段的平移量和扭转角度设计得到了不同叶片造型，然后
10、在本申请实施例中，确定共模具段，包括：
11、根据新叶片的最大弦长要求确定符合最大弦长要求的模具段；
12、根据新叶片的长度要求确定符合长度要求的模具段；
13、根据新叶片的叶根节圆要求确定符合叶根节圆要求的模具段；
14、根据新叶片的叶尖设计需求确定符合叶尖设计需求的模具段；
15、确定同时符合最大弦长要求、长度要求、叶根节圆要求以及叶尖设计需求的模具段作为共模具段。
16、根据上述技术手段，可以根据新叶片的设计要求确定可以共用的模具段，节省了新叶片设计的成本。
17、在本申请实施例中，设定各共模具段的平移量及扭转角度，得到不同的共模具方案，包括：
18、根据新叶片的设计需求确定各共模具段的平移量范围和扭转角度范围；
19、从平移量范围中以相等间距确定出第一预设数量的平移量值；
20、从扭转角度范围中以相等间距确定出第二预设数量的扭转角度值；
21、将平移量值与扭转角度值进行组合，与对应的共模具段组成不同的共模具方案。
22、根据上述技术手段，可以得到共模具段平移及旋转不同值后的共模具方案，为后续确定成本与性能最优的叶片造型方案提供了共模具基础方案。
23、在本申请实施例中，对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
24、根据贝塞尔曲线接续方法对不同的共模具方案进行外接设计。
25、在本申请实施例中，根据贝塞尔曲线接续方法对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
26、根据当前共模具方案中共模具段与外接设计的位置关系，确定贝塞尔曲线上与相连的共模具段最近的两个控制点的位置限定；
27、根据新叶片的设计要求以及对应外接控制点的位置限定调整贝塞尔曲线的控制点以生成连续的外接段。
28、根据上述技术手段，采用贝塞尔曲线设计得到光滑的外接段，使得基于共模具段设计的叶片外形流畅光滑。
29、在本申请实施例中，根据当前共模具方案中共模具段与外接设计的位置关系，确定贝塞尔曲线上与相连的共模具段最近的两个控制点的位置限定，包括：
30、确定当前共模具方案中共模具段的端点；
31、根据共模具段的叶片外形确定共模具段的端点的斜率；
32、若共模具段位的尾端与外接设计连接，则共模具段的终点为贝塞尔曲线的第一个控制点，且贝塞尔曲线的第二个控制点需要位于共模具段的终点的切线上；
33、若共模具段位的首端与外接设计连接，则共模具段的起点为贝塞尔曲线的最后一个控制点，且贝塞尔曲线的倒数第二个控制点需要位于共模具段的起点的切线上。
34、根据上述技术手段，可以采用贝塞尔曲线进行任意段的续接，最终得到的叶片外形流畅光滑。
35、在本申请实施例中，根据不同外接设计的模具扭转角度对叶片预弯后掠进行调整，包括：
36、根据如下公式调整叶片预弯：
37、新叶片预弯=原叶片预弯*cos(模具扭转角)+原叶片后掠*sin(模具扭转角)；
38、根据如下公式调整叶片后掠：
39、新叶片后掠=原叶片后掠*cos(模具扭转角)-原叶片预弯*sin(模具扭转角)。
40、根据上述技术手段，调整新叶片的预弯可以使新叶片具有更高的风能捕捉效率，新叶片的后掠可以降低新叶片的扫塔风险。
41、在本申请实施例中，对调整后的叶片造型进行光顺检查，包括：
42、生成调整后的叶片造型的外形曲线曲率；
43、遍历外形曲线曲率，确定调整后的叶片外形是否光顺；
44、生成调整后的叶片造型的3d模型检查斑马线；
45、遍历3d模型检查斑马线，确定调整后的叶片造型是否光顺。
46、根据上述技术手段，通过叶片外形曲线曲率以及3d模型检查斑马线两种方式筛除不光顺的叶片造型，保留光顺的叶片造型。
47、在本申请实施例中，对通过光顺检查的叶片造型进行评估，确定出成本与性能最优的叶片造型方案，包括：
48、根据通过光顺检查的叶片造型计算尖速比以及风能利用率；
49、根据尖速比以及风能利用率确定出符合约束条件的叶片造型；
50、根据符合约束条件的叶片造型计算共模具利用率、叶片载荷以及叶片发电量；
51、根据共模具利用率、叶片载荷以及叶片发电量确定成本与性能最优的叶片造型方案。
52、根据上述技术手段，进一步筛选出符合新叶片需求的叶片造型，然后根据共模具利用率、叶片载荷以及叶片发电量确定成本与性能最优的叶片造型方案，最终得到的方案综合考虑了叶片成本及性能。
53、本申请第二方面提供一种基于共模具的叶片造型装置，所述基于共模具的叶片造型装置包括：
54、共模具段确定单元，用于确定共模具段；
55、设置单元，用于设定各共模具段的平移量及扭转角度，得到不同的共模具方案；
56、外接设计单元，用于对不同的共模具方案进行外接设计；
57、调整单元，用于根据不同外接设计的模具扭转角度对叶片预弯后掠进行调整；
58、光顺检查单元，用于对调整后的叶片造型进行光顺检查；
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【技术保护点】
1.一种基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，所述基于共模具的叶片造型方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，确定共模具段，包括：
3.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，设定各共模具段的平移量及扭转角度，得到不同的共模具方案，包括：
4.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
5.根据权利要求4所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，根据贝塞尔曲线接续方法对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
6.根据权利要求5所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，根据当前共模具方案中共模具段与外接设计的位置关系，确定贝塞尔曲线上与相连的共模具段最近的两个控制点的位置限定，包括：
7.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，根据不同外接设计的模具扭转角度对叶片预弯后掠进行调整，包括：
8.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，对调整后的叶片造型进行光顺
9.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，对通过光顺检查的叶片造型进行评估，确定出成本与性能最优的叶片造型方案，包括：
10.一种基于共模具的叶片造型装置，其特征在于，所述基于共模具的叶片造型装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，所述基于共模具的叶片造型方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，确定共模具段，包括：
3.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，设定各共模具段的平移量及扭转角度，得到不同的共模具方案，包括：
4.根据权利要求1所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
5.根据权利要求4所述的基于共模具的叶片造型方法，其特征在于，根据贝塞尔曲线接续方法对不同的共模具方案进行外接设计，包括：
6.根据权利要求5所述的基于共模具的叶片造型方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊振亚，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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