特殊风力机叶片实体建模方法研究

周 梅

（四川城市职业学院，四川成都610101）

1 叶片实体建模思路

本文采用解析法进行叶片设计，即通过解析计算，直接得到叶片的曲面方程，然后通过曲面方程获得叶片模型。

解析法的优点是能够精确描述叶片的曲面，只要建模精度足够，获得的叶片工作性能就与理论设计结果一致；缺点是叶片的方程较为复杂，通过方程直接建立叶片曲面模型，技术上比较复杂。

2 三维建模实现方法

本文通过一个实际案例，重点讨论根据叶片曲面方程建立叶片精确实体模型的技术路线，以及在此过程中可能需要注意的问题。

本文拟定的技术路线为：通过SolidWorks二次开发，计算得到叶片任意截面上的型线，并自动插入SolidWorks建模环境；然后通过放样、拼接等操作，生成完整的叶片模型。

2.1 插入截面曲线

2.1.1 曲面方程及其讨论

定义叶片坐标系如下：采用笛卡尔坐标系，y轴为翼型弦线方向（由前缘指向后缘为正），z轴与远方风速方向相同，x轴与Oyz平面垂直（由叶根指向叶尖方向为正）。

本文使用的叶片曲面方程如下：

式中，R为叶片长度；x为截面曲线的展向相对位置，变化区间为[0，1]；yC为翼型弦向相对位置，变化区间为[0，1]。

式（1）中，弦长函数C（x）为分段函数，其定义为：

叶片扭角函数β（x）也是分段函数，其表达式如下：

至此，叶片曲面方程被完全确定。

按照上节讨论的建模思路，当给定不同的展向位置（即令x=0.1，0.2，0.3，0.4，…，1）时，通过上述方程，即可获得x位置的截面曲线。进一步对这些截面曲线放样，即可得到叶片的曲面。

进一步观察该曲面方程，可以获得以下几个结论：