基于曲率半徑自適應閥值的葉片截面線前后緣分割方法技術

本發明專利技術提出一種基于曲率半徑自適應閥值的葉片截面線前后緣分割方法，該方法首先對曲線按照初步計算的閥值進行預分割，然后判斷4個分割點處的曲率半徑是否滿足閥值檢驗條件，若滿足即認為此閥值合理，否則調整閥值重新分割，重復上述步驟，直到滿足閥值檢驗條件。這種方法具有較好的穩定性，能夠有效排除壞點及凸凹坑對曲線的影響，分割精度也會大大提高，有效地解決了現有方法中存在的缺陷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種航空發動機葉片截面線的前后緣分割方法，尤其是涉及一種基于曲率半徑自適應閥值的航空發動機葉片截面線的前后緣分割方法。
技術介紹
目前，航空發動機葉片的葉身截面線的前后緣和葉盆葉背的數據分界點有3種形式：①前后緣與葉盆葉背通過計算有明確的分界點，例如葉盆葉背(氣動數據點)與前后緣(已知圓心、半徑)，通過計算樣條線和圓弧相切位置可以準確地判斷出分界點；②前后緣與葉盆葉背的分界點是根據點的疏密程度來確定，例如來自測量的點，前后緣的點數與葉盆葉背點數相比，相對密集，通過測量點進行擬合，可以區分前后緣是圓弧還是橢圓；③前后緣與葉盆葉背沒有明確的分界點，無法直接區分，例如在葉身上截出來的截面線，通過截面線來求得一些等弧長或等參分布的離散點，通過這些離散點的曲率半徑的變化，對于前后緣是圓弧和橢圓的情況，可以分出前后緣，但是對于前后緣是任意曲線時，則無法區分。本專利技術就是針對葉片截面線前后緣分割提出的一種穩定有效的分割方法。現有的常用的曲線分割方法有：曲率半徑法、弦高法、角度法等。1)基于曲率半徑法分割曲線的基本思想是：葉片截面線在前后緣處的曲率半徑較小，而在葉盆葉背處的曲率半徑較大，這樣在前后緣與葉盆葉背連接的地方曲率半徑會出現較大變化，通過求得相鄰兩個點的曲率半徑的差值，當差值較大且大于某一閥值時，就可以分出前后緣，該方法利用曲線自身的曲率半徑變化特性為曲線分割提出了一種很好的思路。2)基于弦高法分割曲線的基本思想是：在葉片截面線上，相鄰兩個點構成的直線與這兩個點構成的截面曲線之間的最大距離，即為弦高，由于葉盆葉背曲線變化較為平緩，弦高值較小，前后緣變化劇烈，弦高值較大，當弦高值較大且大于某一閥值時，即可認為這段曲線為前后緣。3)基于角度法分割曲線的基本思想是：在葉片截面線上，求得點的切矢與曲線的夾角，葉盆葉背處曲線變化平緩，角度較小，前后緣處曲線變化劇烈，角度較大，當角度大于某一閥值時，即可認為這段曲線為前后緣。上述三種方法本質上都是以閥值為判別條件，不管是半徑、弦高和角度作為閥值區分前后緣，對于光順且有明顯變化趨勢的截面曲線，都可以分出前后緣與葉盆葉背，但是對于前后緣變化平緩(如樣條)或者不太光順(如凸凹坑)的曲線來說，基于閥值的上述方法判斷有時會失效，從而直接影響分割的精度，分割算法的穩定性和有效性也會降低。
技術實現思路
本專利技術針對上述的3種曲線分割方法的效率低、精度低、穩定性低等缺點，提出一種基于曲率半徑自適應閥值的曲線前后緣分割方法，通過不斷自動調節閥值，找出精確的分界點。該方法首先對曲線按照初步計算的閥值進行預分割，然后判斷4個分割點處的曲率半徑是否滿足閥值檢驗條件，若滿足即認為此閥值合理，否則調整閥值重新分割，重復上述步驟，直到滿足閥值檢驗條件。這種方法具有較好的穩定性，能夠有效排除壞點及凸凹坑對曲線的影響，分割精度也會大大提高，有效地解決了現有方法中存在的缺陷。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案為：所述一種基于曲率半徑自適應閥值的葉片截面線前后緣分割方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：從葉片三維模型上獲取葉片截面線；對每條葉片截面線采用以下步驟進行葉片截面線前后緣分割；步驟2：在截面線上等參數求離散點Pi，i＝1…M，計算截面線在每個離散點處的曲率半徑Ri，i＝1…M，M為離散點個數，并計算出最小的6個曲率半徑值的平均值ave；步驟3：確定截面線上M個離散點橫坐標的最大值Xmax和最小值Xmin，得到區間長度L＝Xmax-Xmin；步驟4：求得截面線上滿足判定條件的曲率半徑點對應的離散點：步驟4.1：設定調節系數T初始值為1；步驟4.2：根據公式Z＝T×ave計算閥值Z；步驟4.3：對截面線上M個離散點分別判斷是否滿足以下條件：對于第i個離散點：1)曲率半徑Ri滿足Ri＞Z且Ri-1＜Z，或者Ri＞Z且Ri+1＜Z；2)橫坐標Xi滿足Xi-Xmin＜L/5或者Xmax-Xi＜L/5；若截面線上M個離散點中滿足上述兩個條件的離散點數等于4，則進入步驟5，否則調節系數T自增1并返回步驟4.2；步驟5：計算由步驟4得到的4個離散點中相鄰兩個離散點組成的四個索引區間長度，若有兩個非鄰索引區間的長度小于M/10，且分別與這兩個非鄰索引區間相鄰的共四個離散點的曲率半徑值Ri均滿足檢驗條件Ri/Z＞R，R＝2-(M-200)/2000，則利用步驟4得到的4個離散點對截面線進行分割，否則調節系數T自增1并返回步驟4.2。有益效果采用本專利技術的方法，首先對曲線按照初步計算的閥值進行預分割，然后判斷4個分割點處的曲率半徑是否滿足閥值檢驗條件，若滿足即認為此閥值合理，否則調整閥值重新分割，重復上述步驟，直到滿足閥值檢驗條件。這種方法具有較好的穩定性，能夠有效排除壞點及凸凹坑對曲線的影響，分割精度也會大大提高，有效地解決了現有方法中存在的缺陷。本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是航空發動機葉片，圖中，1-葉身型面。圖2是基準平面與葉身型面相交所得截面曲線，圖中，2-6均為截面曲線。圖3是在截面曲線上等參數求得離散點，圖中，7-截面曲線，8-離散點。圖4是分割后的曲線，圖中，9-前緣，10-葉盆，11-葉背，12-后緣。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。參照圖1，以渦輪葉片為例，實現詳細說明本專利技術。步驟1：從葉片三維模型上獲取葉片截面線。在UG里面打開葉片實體零件，如圖1，在葉片三維模型上獲取截面最低最高高度，高度差即為葉身高度H。計算葉身截面曲線：①給定截面線數量N，通過葉身高度H和數量N，計算截面線的間距值D＝H/(N-1)。②以葉片底平面為基準面，通過間距值D、數量N得到一組基準平面Fi(i＝1…N)，基準平面與葉身型面相交，得到各個截面線Li(i＝1…N)，如圖2。對每條葉片截面線采用以下步驟進行葉片截面線前后緣分割。步驟2：在截面線上等參數求離散點Pi，i＝1…M，如圖3。計算截面線在每個離散點處的曲率半徑Ri，i＝1…M，M為離散點個數，從小到大排序后，計算出最小的6個曲率半徑值的平均值ave。步驟3：確定截面線上M個離散點橫坐標的最大值Xmax和最小值Xmin，得到區間長度L＝Xmax-Xmin；步驟4：求得截面線上滿足判定條件的曲率半徑點對應的離散點：步驟4.1：設定調節系數T初始值為1；步驟4.2：根據公式Z＝T×ave計算閥值Z；步驟4.3：對截面線上M個離散點分別判斷是否滿足以下條件：對于第i個離散點：1)曲率半徑Ri滿足Ri＞Z且Ri-1＜Z，或者Ri＞Z且Ri+1＜Z；2)橫坐標Xi滿足Xi-Xmin＜L/5或者Xmax-Xi＜L/5；若截面線上M個離散點中滿足上述兩個條件的離散點數等于4，則進入步驟5，否則調節系數T自增1并返回步驟4.2；步驟5：計算由步驟4得到的4個離散點中相鄰兩個離散點組成的四個索引區間長度(即索引區間內離散點的個數)，若有兩個非鄰索引區間的長度小于M/10，且分別與這兩個非鄰索引本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于曲率半徑自適應閥值的葉片截面線前后緣分割方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：從葉片三維模型上獲取葉片截面線；對每條葉片截面線采用以下步驟進行葉片截面線前后緣分割；步驟2：在截面線上等參數求離散點Pi，i＝1…M，計算截面線在每個離散點處的曲率半徑Ri，i＝1…M，M為離散點個數，并計算出最小的6個曲率半徑值的平均值ave；步驟3：確定截面線上M個離散點橫坐標的最大值Xmax和最小值Xmin，得到區間長度L＝Xmax?Xmin；步驟4：求得截面線上滿足判定條件的曲率半徑點對應的離散點：步驟4.1：設定調節系數T初始值為1；步驟4.2：根據公式Z＝T×ave計算閥值Z；步驟4.3：對截面線上M個離散點分別判斷是否滿足以下條件：對于第i個離散點：1)曲率半徑Ri滿足Ri＞Z且Ri?1＜Z，或者Ri＞Z且Ri+1＜Z；2)橫坐標Xi滿足Xi?Xmin＜L/5或者Xmax?Xi＜L/5；若截面線上M個離散點中滿足上述兩個條件的離散點數等于4，則進入步驟5，否則調節系數T自增1并返回步驟4.2；步驟5：計算由步驟4得到的4個離散點中相鄰兩個離散點組成的四個索引區間長度，若有兩個非鄰索引區間的長度小于M/10，且分別與這兩個非鄰索引區間相鄰的共四個離散點的曲率半徑值Ri均滿足檢驗條件Ri/Z＞R，R＝2?(M?200)/2000，則利用步驟4得到的4個離散點對截面線進行分割，否則調節系數T自增1并返回步驟4.2。...

【技術特征摘要】
1.一種基于曲率半徑自適應閥值的葉片截面線前后緣分割方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：從葉片三維模型上獲取葉片截面線；對每條葉片截面線采用以下步驟進行葉片截面線前后緣分割；步驟2：在截面線上等參數求離散點Pi，i＝1…M，計算截面線在每個離散點處的曲率半徑Ri，i＝1…M，M為離散點個數，并計算出最小的6個曲率半徑值的平均值ave；步驟3：確定截面線上M個離散點橫坐標的最大值Xmax和最小值Xmin，得到區間長度L＝Xmax-Xmin；步驟4：求得截面線上滿足判定條件的曲率半徑點對應的離散點：步驟4.1：設定調節系數T初始值為1；步驟4.2：根據公式Z＝T×ave計算閥值Z；步驟4.3：對截面線上M個離散點分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：莫蓉，孫輝，袁迪，高利飛，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61