申请/专利权人：哈尔滨电机厂有限责任公司;中国华能集团有限公司

申请日：2021-09-28

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113868796B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/20;G06F17/15;G06F17/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2021.12.31#公开

摘要：本发明公开一种冲击式水轮机水斗根部过渡的自适应方法，本发明将水斗正面分为正面主体区域和正面过渡区域，将水斗背面分为背面主体区域和背面过渡区域，需要对水斗进行单独的几何变换时，采用本发明算法对正面主体区域、正面过渡区域、背面主体区域和背面过渡区域的曲面参数函数采用不同的变换算法，保证水斗主体实现需要的几何变换，同时相邻水斗根部实现自适应光滑过渡，提高设计工作效率。

主权项：1.一种冲击式水轮机水斗根部过渡自适应方法，其特征包括如下步骤：步骤一：以冲击式水轮机转轮1上的任意水斗2作为水斗根部3过渡计算的基础水斗4，与基础水斗4背面8相连的水斗2为前一水斗5，与基础水斗4正面7相连的水斗2为后一水斗6，所有水斗2几何全等，将所有水斗2正面7分为正面本体区域9和正面过渡区域10，将所有水斗2背面8分为背面本体区域11和背面过渡区域12，其中正面本体区域9与正面过渡区域10有共同的边界线正面分型线13，并一阶导数连续，背面主体区域11与背面过渡区域12有共同的边界线背面分型线14，并一阶导数连续，基础水斗4的正面过渡区域10与后一水斗6的背面过渡区域12有共同的边界线正背面分型线15，并一阶导数连续，基础水斗4的背面过渡区域12与前一水斗5的正面过渡区域10有共同的边界线正背面分型线15，并一阶导数连续；步骤二：以转轮1的转动中心线16与转轮对称面17的交点为转轮1的整体坐标系原点18，以转轮1的转动中心线16为转轮1的整体坐标系的z轴，以转轮对称面18上的过坐标原点18的一条指定直线为x轴，以z轴与x轴的矢量积为y轴，建立转轮1的整体坐标系19；步骤三：确定转轮1上每个水斗2变换计算的基准点20，每个水斗的基准点20与相应水斗2的位置关系几何全等，基础水斗4的基准点20在转轮1的整体坐标系19中的坐标为x0,y0,z0，简记为将转轮1的整体坐标系19平移到基础水斗4的基准点20，产生新的坐标系为基础水斗4的贴体坐标系21，转轮1的整体坐标系19转换到基础水斗4的贴体坐标系21的公式为其中为任意空间点在贴体坐标系21中的坐标xt,yt,zt，为相应空间点在整体坐标系19中的坐标x,y,z；步骤四：在转轮1的整体坐标系19中基础水斗4到前一水斗5的旋转角度为对应的变换矩阵为A；步骤五：在基础水斗4的贴体坐标系21下建立正面本体区域9的曲面参数函数fpxu,v,fpyu,v,fpzu,v，简记为正面过渡区域10的曲面参数函数fprxu,v,fpryu,v,fprzu,v，简记为背面本体区域11的曲面参数函数fsxu,v,fsyu,v,fszu,v，简记为背面过渡区域12的曲面参数函数fsrxu,v,fsryu,v,fsrzu,v，简记为以上各曲面函数的u,v参数变化范围为[0,1]×[0,1]，正面本体区域9的曲面参数函数在u＝1时对应正面分型线13，正面过渡区域10的曲面参数函数在u＝0时对应正面分型线13，在u＝1时对应基础水斗4与后一水斗6的正背面分型线15，背面本体区域11的曲面参数函数在u＝1时对应背面分型线14，背面过渡区域12的曲面参数函数在u＝0时对应背面分型线14，在u＝1时对应基础水斗4与前一水斗5的正背面分型线15；步骤六：当需要对水斗2主体按比例系数k进行缩放，并保证相邻水斗2的水斗根部3光滑过渡连接时，在转轮1的整体坐标系建立新的正背面分型线15函数Txv,Tyv,Tzv，简记为在贴体坐标系21建立正面过渡权函数wpu和背面过渡权函数wsu，再在基础水斗4的贴体坐标系21分别对正面本体区域9的曲面参数函数正面过渡区域10的曲面参数函数背面本体区域11的曲面参数函数和背面过渡区域12的曲面参数函数进行下列变换： 其中为变换后的正面本体区域9的曲面参数函数Fpxu,v,Fpyu,v,Fpzu,v，为变换后的背面本体区域11的曲面参数函数Fsxu,v,Fsyu,v,Fszu,v，为变换后的正面过渡区域10的曲面参数函数Fprxu,v,Fpryu,v,Fprzu,v，为变换后的正面过渡区域12的曲面参数函数Fsrxu,v,Fsryu,v,Fsrzu,v；这样就完成了水斗2主体按比例系数k缩放时水斗根部3的自适应过渡计算；步骤七：当需要在转轮1的整体坐标系中将基础水斗4到前一水斗5的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，建立正面过渡权函数wpu和背面过渡权函数wsu，在转轮1的整体坐标系建立新的正背面分型线15函数Txv,Tyv,Tzv，简记为并在基础水斗4的贴体坐标系分别对正面过渡区域10的曲面参数函数背面过渡区域12的曲面参数函数进行下列变换： 其中为变换后的正面过渡区域10的曲面参数函数Fprxu,v,Fpryu,v,Fprzu,v，为变换后的正面过渡区域12的曲面参数函数Fsrxu,v,Fsryu,v,Fsrzu,v；这样就完成了基础水斗4到前一水斗5的旋转角度由调整为时水斗根部3的自适应过渡计算；步骤八：当需要对水斗2主体按比例系数k进行缩放，同时将基础水斗4到前一水斗5的旋转角度由调整为时，求解对应的变换矩阵为B，在转轮1的整体坐标系建立临时正背面分型线15函数新的正背面分型线15函数Txv,Tyv,Tzv，简记为并在基础水斗4的贴体坐标系下建立正面比例过渡权函数wkpu、背面比例过渡权函数wksu、正面旋转过渡权函数wrpu和背面旋转过渡权函数wrsu，并在基础水斗4的贴体坐标系分别对正面本体区域9的曲面参数函数正面过渡区域10的曲面参数函数背面本体区域11的曲面参数函数和背面过渡区域12的曲面参数函数进行下列变换： 其中为变换后的正面本体区域9的曲面参数函数Fpxu,v,Fpyu,v,Fpzu,v，为变换后的背面本体区域11的曲面参数函数Fsxu,v,Fsyu,v,Fszu,v，为变换后的正面过渡区域10的曲面参数函数Fprxu,v,Fpryu,v,Fprzu,v，为变换后的正面过渡区域12的曲面参数函数Fsrxu,v,Fsryu,v,Fsrzu,v；以上完成水斗2主体按比例系数k进行缩放，同时将基础水斗4到前一水斗5的旋转角度由调整为时的水斗根部3的自适应过渡计算。

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