圆转方过渡段的参数化建模方法、电子设备及介质与流程

本发明涉及参数化建模领域，更具体地，涉及一种圆转方过渡段的参数化建模方法、电子设备及介质。

背景技术：

1、航空航天领域中，气动实验设施中经常会出现圆转方过渡段，圆转方过渡段有可能是起到连接上下游圆截面部件及矩形截面部件作用的几何连接件，也有可能起到作为喷管、扩压、收缩等作用的功能性部件。圆转方过渡段作为一种曲面结构，长期以来存在在软件中建立三维数字化模型操作复杂、对建模人员能力要求高等弊端。

2、圆转方过渡段的传统建模方法是演变自早期的手工气动计算，沿圆转方过渡段的轴线方向对整个实体等距切分若干横断截面，使用气体动力学方程对气体运动状态从入口端到第一个横断截面进行计算，得到第一个横断截面结果后再计算第二个横断截面，依次类推直到计算完出口横断截面，因此在手工计算时代，工程师更关注每一个横断截面的外形尺寸。构造圆转方过渡段曲面的有很多种构造方程，无论哪种方程，假设从圆形入口端到矩形出口端的距离为l(实际也可以是矩形入口端和圆形出口端)，从入口端到指定横断截面的距离为l，则总有0≤l/l≤1，此比值为0时即入口横断截面是完全的圆形，随着此比值的增加，横断截面形状越来越接近矩形，直到此比值为1时即出口横断截面是完全的矩形。对于0<l/l<1时，在每个横断截面上实体外轮廓所形成的曲线被称为截面轮廓线。当工程师构造方程后，即可对于每一个给定的l/l值，求出截面轮廓线两条直线段的长度和圆角的半径，得到以上几何信息后，即可在建模软件中绘制截面轮廓线，而对于一些难以直接绘制的几何(比如当构造方程是超曲线方程时)，则要求若干特解(即若干指定点的坐标)，然后逐一绘制若干点，在通过拟合曲线的方法绘制截面轮廓线。按照上述步骤，再逐一根据自己需要的模型精度绘制若干截面的截面轮廓线，通常是根据设计精度的需要十等分截面、二十等分截面等，总之，需要的精度越高，需要绘制的截面数量越多。绘制完成所有截面轮廓线后，从入口端到出口端进行扫掠，构成实体。

3、这样的传统建模过程，建模人员的工作量随着要求的设计精度的提高而成比例提高，如果模型精度不够高，当此模型被应用到cfd(计算流体力学)流场分析时，常出现不规则尖角、破面等几何缺陷，导致网格划分质量差，计算精度不理想甚至无法计算；当此模型被应用到加工过程中，也会导致数控机床的曲面加工精度下降，致使后期精加工时的成本上升，并且实际应用于气动实验设施后，导致实验结果不能达到预期指标。

4、而若要提升上述精度，必须投入工作量来求解更多截面上的构造方程并且绘制截面轮廓线，根据过往工程经验，一个堪用的模型至少要二十等分，大量的操作容易导致错误，因此对建模人员的能力要求非常高，并且也需要大量时间成本。

5、因此，有必要开发一种圆转方过渡段的参数化建模方法、电子设备及介质。

6、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提出了一种圆转方过渡段的参数化建模方法、电子设备及介质，其能够对于圆转方过渡段的设计分析、加工制造，在提高气动计算精度、加工精度，降低加工成本，降低对建模人员能力要求等方面都有重大意义。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种圆转方过渡段的参数化建模方法，包括：

3、针对构造方程进行转换，得到多条型线；

4、针对每条型线建立三坐标参数方程；

5、根据所述型线的三坐标参数方程绘制所述型线，进而构造曲面；

6、将所述曲面镜像复制到对称面，封闭前后端面，填充实体，完成建模。

7、优选地，将所述构造方程转换为以l/l比值为参数t的参数方程，其中，t∈[0,1]。

8、优选地，所述型线包括矩形长边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形短边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形顶点到圆弧中点的型线、矩形顶点到一个圆弧象限点的型线、矩形顶点到另一个圆弧象限点的型线。

9、优选地，针对每条型线建立关于参数t的三坐标参数方程。

10、第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

11、存储器，存储有可执行指令；

12、处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现以下步骤：

13、针对构造方程进行转换，得到多条型线；

14、针对每条型线建立三坐标参数方程；

15、根据所述型线的三坐标参数方程绘制所述型线，进而构造曲面；

16、将所述曲面镜像复制到对称面，封闭前后端面，填充实体，完成建模。

17、优选地，将所述构造方程转换为以l/l比值为参数t的参数方程，其中，t∈[0,1]。

18、优选地，所述型线包括矩形长边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形短边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形顶点到圆弧中点的型线、矩形顶点到一个圆弧象限点的型线、矩形顶点到另一个圆弧象限点的型线。

19、优选地，针对每条型线建立关于参数t的三坐标参数方程。

20、第三方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的圆转方过渡段的参数化建模方法。

21、本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种圆转方过渡段的参数化建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的圆转方过渡段的参数化建模方法，其中，将所述构造方程转换为以l/l比值为参数t的参数方程，其中，t∈[0,1]。

3.根据权利要求1所述的圆转方过渡段的参数化建模方法，其中，所述型线包括矩形长边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形短边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形顶点到圆弧中点的型线、矩形顶点到一个圆弧象限点的型线、矩形顶点到另一个圆弧象限点的型线。

4.根据权利要求2所述的圆转方过渡段的参数化建模方法，其中，针对每条型线建立关于参数t的三坐标参数方程。

5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，将所述构造方程转换为以l/l比值为参数t的参数方程，其中，t∈[0,1]。

7.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述型线包括矩形长边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形短边直线段端点到对应圆弧象限点的型线、矩形顶点到圆弧中点的型线、矩形顶点到一个圆弧象限点的型线、矩形顶点到另一个圆弧象限点的型线。

8.根据权利要求6所述的电子设备，其中，针对每条型线建立关于参数t的三坐标参数方程。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的圆转方过渡段的参数化建模方法。

技术总结
本申请公开了一种圆转方过渡段的参数化建模方法、电子设备及介质。该方法可以包括：针对构造方程进行转换，得到多条型线；针对每条型线建立三坐标参数方程；根据型线的三坐标参数方程绘制型线，进而构造曲面；将曲面镜像复制到对称面，封闭前后端面，填充实体，完成建模。本发明对于圆转方过渡段的设计分析、加工制造，在提高气动计算精度、加工精度，降低加工成本，降低对建模人员能力要求等方面都有重大意义。

技术研发人员：高越祺,齐强强,郭英英,宋安达,吕鹏飞,李梓岳,任高林
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17