基于UG的螺旋槳的曲面造型 068105303吳苑
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- 摘要：船用螺旋槳是一類典型的自由曲面零件，它的曲面形狀和制造精度直接決定了船舶的推進(jìn)效率和噪音的大小，而自由曲面造型方法的研究將有助于螺旋槳水動(dòng)力性能的優(yōu)化。曲面造型是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)(Computer Aided Geometric Design)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析 。經(jīng)過多年的不斷發(fā)展，現(xiàn)在它已經(jīng)形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計(jì)和隱式代數(shù)曲面表示這兩類方法為主體，以插值(Interpolation) 、擬合(Fitting) 、逼近(Approximation)這三種手段為骨架的幾何理論體系。
本文首先介紹了UG曲面建模和造型的一般方法和步驟，然后介紹了一些船泊螺旋槳葉元體的相關(guān)知識(shí)以及螺旋槳的切面幾何特性，最后采用UG/Open GRIP 的方法及B樣條擬合來生成螺旋槳槳葉曲線。UG／OpenGRIP是Unigraphics（簡(jiǎn)稱UG）CAD／CAM軟件包中的一個(gè)模塊，是Unigraphics軟件的二次開發(fā)工具之一。UG／OpenGRIP語(yǔ)言用來創(chuàng)建類似FORTRAN語(yǔ)言一樣的程序，與Unigraphics系統(tǒng)集成。本文采用UG/Open GRIP對(duì)給定的點(diǎn)進(jìn)行編輯，并且編輯后的文件可以用記事本打開和編輯，然后在三維建模的時(shí)候可以通過插入采用UG/Open GRIP編輯后的文件中的點(diǎn)。本文在深入分析螺旋槳構(gòu)成及其曲面成型原理的基礎(chǔ)上，將設(shè)計(jì)時(shí)給定的槳葉曲面的切面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，利用B樣條方法對(duì)截面數(shù)據(jù)點(diǎn)插值并加密，得到足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)而利用最小二乘法擬合出螺旋槳槳葉曲面，通過調(diào)整偏離權(quán)和光滑權(quán)順利得到了理想的二階連續(xù)的槳葉曲面。本文在介紹螺旋槳CAD造型的兩種方法的基礎(chǔ)上，著重詳細(xì)地介紹了螺旋槳在UG環(huán)境下從點(diǎn)到線，由線擬合成曲面，進(jìn)而由曲面生產(chǎn)三維實(shí)體的全過程。
關(guān)鍵字：船用螺旋槳；自由曲面；B樣條擬合；CAD三維建模
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