基于UG的螺旋桨的曲面造型 068105303吴苑

摘要：船用螺旋桨是一类典型的自由曲面零件，它的曲面形状和制造精度直接决定了船舶的推进效率和噪音的大小，而自由曲面造型方法的研究将有助于螺旋桨水动力性能的优化。曲面造型是计算机图形学和计算机辅助几何设计(Computer Aided Geometric Design)的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析 。经过多年的不断发展，现在它已经形成了以Bezier和B样条方法为代表的参数化特征设计和隐式代数曲面表示这两类方法为主体，以插值(Interpolation) 、拟合(Fitting) 、逼近(Approximation)这三种手段为骨架的几何理论体系。
本文首先介绍了UG曲面建模和造型的一般方法和步骤，然后介绍了一些船泊螺旋桨叶元体的相关知识以及螺旋桨的切面几何特性，最后采用UG/Open GRIP 的方法及B样条拟合来生成螺旋桨桨叶曲线。UG／OpenGRIP是Unigraphics（简称UG）CAD／CAM软件包中的一个模块，是Unigraphics软件的二次开发工具之一。UG／OpenGRIP语言用来创建类似FORTRAN语言一样的程序，与Unigraphics系统集成。本文采用UG/Open GRIP对给定的点进行编辑，并且编辑后的文件可以用记事本打开和编辑，然后在三维建模的时候可以通过插入采用UG/Open GRIP编辑后的文件中的点。本文在深入分析螺旋桨构成及其曲面成型原理的基础上，将设计时给定的桨叶曲面的切面数据转化为笛卡尔坐标系中的坐标，利用B样条方法对截面数据点插值并加密，得到足够的数据点，进而利用最小二乘法拟合出螺旋桨桨叶曲面，通过调整偏离权和光滑权顺利得到了理想的二阶连续的桨叶曲面。本文在介绍螺旋桨CAD造型的两种方法的基础上，着重详细地介绍了螺旋桨在UG环境下从点到线，由线拟合成曲面，进而由曲面生产三维实体的全过程。
关键字：船用螺旋桨；自由曲面；B样条拟合；CAD三维建模