基于NX的混流式水轮机叶片三维建模

　　1 引言

　　转轮是水轮机中完成能量转换的核心部件，对于混流式水轮机而言，转轮通常是由上冠、下环和一定数目的叶片组成，其中叶片形状最为复杂。因为叶片表面为非结构化、空间扭曲的自由曲面，形状非常复杂，在利用三维软件建模时很容易出现凹凸不平的曲面，还有可能发生畸变，所以要得到光滑准确的叶片模型有较大的困难。在进行水力性能分析的过程中，叶片的不光滑性对机组的各项性能都有很大的影响。

　　目前，已经能够根据二维木模图尺寸作出光滑的叶片模型，但是其工作量较大。利用NX与AutoCAD有良好接口的特点，把已有二维木模图导入NX中进行三维建模。通过该三维造型软件特殊的处理方法对叶片进行光滑处理，得到与已有木模图吻合很好的光滑的三维模型，比以往的作图方法更为方便。

　　2 叶片工作面、背面边框的生成

　　2.1 导入叶片木模图

　　混流式水轮机叶片木模图一般会给出叶片的轴面投影图和等高面Zi上叶片截面图形或截线的x、y坐标，如图1所示。图1左边部分为叶片的轴面投影图，它是由真实叶片以转轮轴为旋转轴旋转投影到某一平面得到，而不是按照真实叶片垂直某一平面投影得到。右边部分为叶片第i个等高面上截面图，它表示在等高Zi处叶片截面的外轮廓形状。在叶片越扭曲的部位，截面个数将越多以保证叶片形状的准确性。

　　图1 混流式水轮机转轮叶片木模图

　　在有了以上所述的二维木模图的基础上，把该木模图导入NX三维软件。导人木模图操作过程：文件→导入→DXF/DWG文件→确定。然后在NX里，把每个截面曲线移到对应的轴面投影图上，就可以得到叶片的大概轮廓，如图2所示。此时，由图2可以看出，叶片的各个等高截面图已经分布在对应的位置，但是叶片的上冠部分和下环与出口边形成的尖端部分不完整，因此需要对这两个部分进行补充完整。

　　图2 混流式水轮机转轮叶片截面图
(本文不涉密)
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