涡轮叶片曲面重构与流体动力学数值分析*

周承号,王家兴,宋嘉程,王 健,刘千禧,丛家慧

(沈阳航空航天大学 机电工程学院,辽宁 沈阳 110036)

引言

逆向工程是上世纪80 年代末期发展起来的一种先进的制造技术。它广泛应用于航空类、汽车类、工业仿形、礼品设计、结构开发等,甚至还应用在软件开发领域[1]。广义的逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等诸多方面,是一个复杂的系统工程。目前,有关逆向工程的研究主要集中在形状反求方面[2]。用一定的测量手段对实物或者模型进行测量,根据测量的数据采用三维几何建模方法重构实物的CAD 模型的过程,是一个从样品生产产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及加工制造的全过程。与其相适应的快速成型工艺作为一项新兴的全新概念的加工方法,实现了高度柔性,高度集成性[3]。

作为先进制造技术的一个重要组成部分,反求工程已经成为实现产品创新设计和快速开发的重要技术手段[4]。反求工程与CAD 混合建模以实现自由曲面的重构,与传统的CAD 建模不同,以服务于工业生产,特别是机械零件制造为目的的反求建模更加强调重建模型的几何精确性、完整性以及拓扑一致性,其中复杂曲面的CAD 模型重建是反求工程模型重建研究的重点。叶片是航空发动机的核心部件,曲面形状复杂,并且容易产生各种缺陷,生命周期短,维护费用高[5]。因此,本文从涡轮叶片的曲面重构技术入手,对涡轮叶片进行反求,通过扫描受损叶片拟合成满足要求的CAD 模型,为受损叶片的加工修复和再制造提供技术支持。……