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基于NURBS的叶片优化设计与OpenGL中的渲染仿真系统的开发

靳军  
【摘要】:在影响压气机性能的各项因素中,压气机叶片的几何形状以及其对应的气动性能对压气机的整体性能起着非常关键的作用,因此能否设计出好的叶片是整个压气机设计环节中很关键的一环。 本文针对压气机叶片采用了NURBS造型技术,独立研究开发出专门用于叶片设计的NURBS曲线曲面类、中弧线类、厚度分布类、吸压力面类以及三维实体类,并由此完成了二维基元级的完整设计和用蒙面法生成三维叶片的全部工作;在利用技术已经完全成熟的流场计算程序进行气动性能计算和分析之后,将叶片气动性能参数与NURBS曲线曲面的形状控制因子相关联来对叶片的几何形状进行二次优化设计,在对实际工程中某型发动机压气机静子叶片的重新优化设计后,使得该叶片相对于优化前,马赫数分布更加合理,总压恢复系数也有了很明显的提高。 在此基础上,本文利用这些技术以VC++6.0作为开发平台,采用目前最新的软件设计思想——模块化设计及MVC设计模式,独立研究开发出一套叶片智能优化设计软件,同时实现了在OpenGL环境中对三维叶片的渲染仿真过程。通过对多个发动机压气机叶片的优化设计应用,表明该软件具有良好的工程实用价值和可靠性。 本文研究开发的软件各个功能模块实用性好,功能比较完备,接口简单,专业性强,具有一定的继承性和后续发展潜力,只要通过不断的深入丌发研究将使之能够成为叶轮机叶型优化设计的有力辅助工具。


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