Training_AutoBlade_Fitting

1、NUMECA FINE/Design3D 2.1培訓(xùn)教程三維葉片擬合工具AutoBlade FittingNUMECA-BeijingFluid Engineering Co.,LTD.尤邁克（北京）流體工程技術(shù)有限公司版權(quán)所有AutoBlade_Fitting 功能AutoBlade_Fitting功能模塊可實現(xiàn)三維葉片的參數(shù)化擬合，并將以離散點形式存在的三維葉 輪擬合為以數(shù)化的形式，通過盡可能少的幾何控制參數(shù)來構(gòu)造葉輪。1. 為什么要進(jìn)行參數(shù)化擬合在葉輪表達(dá)形式中，可以分為CAD模型、離散點模型、參數(shù)化模型，大部分的葉輪造型最 終給出的形狀都是以CAD模型或者離散點形式給出的，這樣描述一個

2、三維葉輪則需要復(fù)雜的 三維曲面或者數(shù)量龐大的離散點坐標(biāo)。而通過參數(shù)化擬合，可以將一個復(fù)雜的葉輪用若干個 簡單的控制參數(shù)來表達(dá)，在這個基礎(chǔ)上，使用人員可以很方面的通過控制幾何參數(shù)的變化來 實現(xiàn)葉輪的改型。另外，對于三維葉輪的優(yōu)化，如果直接對以離散點形式或者CAD模型形式 存在的葉型，則是無法實現(xiàn)的，因為需要控制的參數(shù)可能是成千上萬個，而通過擬合后得到 參數(shù)化的葉型，在優(yōu)化中，僅需要對某幾個參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)整合控制，便可以得到對應(yīng)的合 理葉型形狀。這樣，控制過程比較直觀而且可靠。2. AutoBlade_Fitting在FINE/DESIGN3D優(yōu)化軟件包中起到的作用a. AutoBlade_Fit

3、ting在整個優(yōu)化軟件包中起到了 一個鑰匙的作用，通過該模塊可以將已有的 某葉輪轉(zhuǎn)化為奇參數(shù)化控制的葉輪，缺少了該模塊，整個FINE/DESIGN3D的優(yōu)化過程無法實 現(xiàn)。（直接通過AUTOBLADE造型并進(jìn)行優(yōu)化的過程除外）。b. AutoBlade Fitting模塊還可以對已有的某個葉輪進(jìn)行擬合，并可以為使用人員提供對該葉 輪進(jìn)行幾何懇析合檢測的途徑。3. Autoblade_Fitting模塊可以擬合什么樣的葉輪AutoBlade Fitting模塊可以對任意結(jié)構(gòu)的葉輪機(jī)械進(jìn)行參數(shù)化擬合，包括渦輪、壓氣機(jī)、泵、 扭距器、擴(kuò)壓器、回轉(zhuǎn)彎道竽，可應(yīng)用于軸流、離心、向心、混流、斜流、環(huán)流結(jié)構(gòu)

4、。4. AutoBlade_Fitting模塊通過擬合什么樣的參數(shù)來得到參數(shù)化葉輪AutoBlade Fitting模塊中所要擬合的參數(shù)與AutoBlade中控制葉輪的參數(shù)相同，主要通過以下 參數(shù)擬合彳專到參數(shù)化葉輪：a. 端壁擬合b. 葉片型線擬合（包括中弧線擬合、厚度擬合等多種途徑）c. 彎掠規(guī)律擬合Page 2AutoBlade_Fitting葉片擬合步驟初始文件準(zhǔn)備用戶界面(GUI)拓?fù)洌ńY(jié)構(gòu)）定義選取目標(biāo)幾何文件執(zhí)行初始擬合正式擬合幾何分析，葉型輸出建立原始葉型的geomturbo文 件格式一定義葉輪機(jī)械結(jié)構(gòu)類型（軸流？離心？）進(jìn)入AutoBladeF ittiiig模塊界面, 并，

5、建立相應(yīng)的鼻程項目選擇將擬合的原始葉型文件 （In geomtiirbo file fbnnat）進(jìn)行初始擬合，查看原始葉型及拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)設(shè)定是否合理執(zhí)行擬合過程可對擬合后的葉型進(jìn)行幾何特性分析geomtiubo專用文件格式Par參數(shù)化文件格式 Iges通用CAD接口格式Page 4用戶界面按鈕說明MUMfCAQ等同與FileNew功能，新建工程項目包 等同與File->Open功能，扌丁開已有項目幾何形狀O等同與FileSave功能，保存當(dāng)前幾何項目 錮 切換至AutoBlade界面紅返面0 等同與EditUndo功能，取消上次操作C 等同與EditRedo功能，恢復(fù)上次操作=等同與Ge

6、ometry-Import功能，參數(shù)化葉型或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)入 冒 等同與GeometryParemeterList功能，顯示所有造型幾何參數(shù) i等同與Geometry-Show message功能，查看提示信息= 等同與VicwT Blade-2-Blade功能，進(jìn)行B-2-B顯示5J等同與View->Sweep Law功能，前后掠規(guī)律顯示2 等同與ViewTLean Law功能，彎曲規(guī)律顯示3D等同與View-3D Model功能，三維葉片顯示mar blace|5ection 1胃壓力面/吸力面控制點顯示切換 回主葉片/分流葉片切換 囤葉片截面切換用戶界面Page 4MUMfCAD<

7、;sign3D CompuUbnslie Proc«»s Modulo,型空11321怨ICurrenris. urxlirtdMyLmc*i F X ca >UJ?T5TB定義目標(biāo) 葉型文件執(zhí)行初始 擬合操作界面 切換欄RmvmB«v«v«Mixvl« r«(k1 OecnerF He i a軌jSMo4H WMt/ManonG*onN<ryP ttMionii擬合目標(biāo) 選項J、NEL9c*i auc»x rtwcxorFccec:7車擬合方法及正 式執(zhí)行擬合過 程Page #Page #Endwll

8、sMain bladeEffectsAutoBlade ModelStream surfacesStacking lawsSplitter badesOptional quantitiesGeometry analysis顯示/隱藏折入式菜單等同于Geometry-> Endwalls功能，激活端壁類型定義窗口等同于Geometry Stream Surfaces功能，激活流面定義窗口等同于GeometryT Stacking Laws功能，激活積疊規(guī)律定義窗 r?等同于Geometry-> Main Blade功能，激活主葉片定義窗口等同于GeometryT Splitter E

9、lade功能，激活分流葉片定義窗口 等同于Geometry-> Effects功能，激活葉片特殊處理效果窗口（填充/切割）等同于Geometiy-> Optional Quantities功能，激活可選參數(shù)顯 7p窗口等同于GeometryT Geometiy Analysis功能，激活幾何分析窗*注：以上的按鈕所對應(yīng)的窗口絕大多數(shù)僅僅是類型或者結(jié)構(gòu)的定義，而不設(shè)計控制 參數(shù)及幾何參數(shù)的具體數(shù)值、絕大多數(shù)的數(shù)值都是在Parameter lists所對應(yīng)的窗口中 或者通過鼠標(biāo)控制/文本況輸入的方式來給定的。Page 5Step 1.原始數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備HUMfCA原始文件的數(shù)據(jù)文件格式與

10、AUT OGRID網(wǎng)格生成時所輸入的原始數(shù)據(jù)文件.geomnubo 文件格式完全相同。且二者之間可以互用。具體的文件格式請參閱AutoGrid說明手冊。如果原始的葉型是以CAD格式存儲的，則需要在IGG/AutoGrid中進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化，并生成相應(yīng)的geomtiubo文件。AutoGrid生成網(wǎng)格之后，存儲模板文件時會自動產(chǎn)生一個相應(yīng)的.geomtiubo文件，該 文件可以直接AutoBlade Fitting調(diào)用。因此，只要先前曾經(jīng)進(jìn)行過AutoGrid網(wǎng)格生 成的葉型，其對應(yīng)的Geomtiubo文件都可以直接使用，而無需另外準(zhǔn)備。Page 6Step 2.進(jìn)入AutoBlade_Fi

11、tting主界面1. 由始T程序T NUMECA_SoftwareFINE62TFINE 氣動FINE主界面Page 7maT術(shù)Step 2.進(jìn)入AutoBlade_Fitting主界面Page #maT術(shù)Step 2.進(jìn)入AutoBlade_Fitting主界面2 點擊“Cancel”按鈕取消彈出式菜單。3.通過Modules Design3D進(jìn)入FINE/Design3D主界面3.3Page 8maT術(shù)Step 3.項目管理Page 9Step 3.項目管理1 新建工程項目或者打開已經(jīng)存在的工程文件(icc)Page #Step 3.項目管理Page #Step 3.項目管理Page #S

12、tep 3.項目管理Page #Step 3.項目管理2.選AutoBlade Fitting功 能模塊注：該提示子窗口僅會在新建工程項目 時出現(xiàn)，打開已有項目的操作不會出現(xiàn) 該選項。Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定Step 4.幾何結(jié)構(gòu)定義Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定1 點擊噩按鈕進(jìn)入AutoBlade視圖IMt OMMiy VW1I M/、I*L_L、11匸 x A、 L.a1 wwi片 «|»0中r ； F 9RC3fl)Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定Page #Step 5.葉片的

13、生成方式設(shè)定*2.調(diào)入幾何模板或者打開已存在的參數(shù)化文件(.par)Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定Page #Step 5.葉片的生成方式設(shè)定*注：1. AutoElade提供五種模板：Axial Compressor/Axial Tmbiiie/CentrifiigalCompressor/Centrifiigal Compressor With Splitter/Radial Diffiiser 這五種模板幾乎可以囊 括所有的旋轉(zhuǎn)機(jī)械類型，例如離心泵/向心透平/混流式結(jié)構(gòu)/回轉(zhuǎn)彎道等都可以采用 Centrifugal Compressor 或者Centrifugal Comp

14、ressor With Splitter的模板來進(jìn)行生成2. 必須選擇正確的幾何模板。選擇的模板必須與將要擬合的葉輪結(jié)構(gòu)相同(比如是否帶 分流葉片？是否為離心？)，否則后期擬合過程將遇到困難甚至無法進(jìn)行擬合。1. AutoBlade Fitting將要擬合的參數(shù)類型可幾何參數(shù)種了與AutoBlade中設(shè)定的葉輪構(gòu) 造形式相同。AutoBlade中不同的葉片構(gòu)造方式將決定最終擬合后葉片的表述形式；2. 用于調(diào)入幾何模板后，AutoBlade會使用默認(rèn)參數(shù)來設(shè)定葉片表述形式，其中包括 端壁型線類型、子午流道類型、葉片截面構(gòu)造形式（中弧線+厚度分布？壓力面吸力 面單獨(dú)控制？）、分流葉片構(gòu)造形式、彎掠

15、觀律構(gòu)造形式等；3. 如果使用人員不想使用默認(rèn)的設(shè)定進(jìn)行構(gòu)造，則可以在AutoBlade頁面中進(jìn)行預(yù)先 設(shè)定；4. AutoBlade中葉輪的構(gòu)造形式發(fā)生變化時，則一般需要進(jìn)行重新擬合（但可以以先 前的擬合結(jié)果作為出發(fā)點進(jìn)行）葉片的生成方式以及具體參數(shù)的含義請參閱AutoBlade培訓(xùn)教程。Page 11Step 6.葉片初始化擬合MUMfCA1.指定目標(biāo)幾何文件點擊"Impoit a Target Geometiy File'' 按鈕，指定需要擬合的原始目標(biāo)幾何 文件（.geomtiirbo格式）argcl GeometryCurrenfflta : undefow

16、dI moor 4 larger (.xjonctr/FIc (peamTurbcl IPage 12Step 6.葉片初始化擬合goGiMk InltUltnitlon biwd on Tirgel GromefryLaunch AdtoGiaxle Imbalzabon ProcesJPage #Step 6.葉片初始化擬合Page #Step 6.葉片初始化擬合2. 執(zhí)行初始化擬合點擊"Launch Autoblade initialization process" 按鈕進(jìn)行初始擬合。Targcl GoomdryCurrentita : undefinedmnorta

17、 larger (conctr/Fie ( oeaniTurbo) IAbkoSIxIc Modd InltUlontlon b«wd on Tirgrl Gziwdfry初始擬合的速度很快，進(jìn)行初始擬合的目的 主要是：a. 確定走漢的兒何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及葉型型線是 否有誤如果初始化擬合可以正常結(jié)束（沒有提示錯 誤信息），則說明定義的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是正 確的（但不代表葉型一定是正確的）b. 為圧式擬合提供一個合適的畚數(shù)范圍由于擬合過程是在一個搜索范圍內(nèi)尋優(yōu)的過 程，因此搜索的范圍越大，尋優(yōu)所需的時間 也就越長，因此，通過初始化擬合，可以將 所有參數(shù)所處于的大致范圍確定，這樣就可 以為正式優(yōu)

18、化提高效率，減小尋優(yōu)時間。*注：1. 初始化擬合失敗，則軟件會提示"Initialization process failed"的信息，此 時主要原因是：a.幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不正確造成的.此時，需要檢查幾何拓?fù)?結(jié)構(gòu)；b.對于純離心式葉輪（例如擴(kuò)壓器），還需要在AutoBlade界面中的 Stacking Laws選項下，將"Meridional Location'中 Additional Setting選項下的 LE和TE更改為；2. 不正確的原始文件Geomturbo文件格式也可能導(dǎo)致初始化擬合失??；具體失敗的原因可以從工程項目下的日志文件.log中查找

19、。Page 13Step 7.查看初始擬合結(jié)果Page 14Step 7.查看初始擬合結(jié)果1. 打開結(jié)果顯示窗口通過界面左側(cè)隱藏式菜單Design3D下的Solution按鈕， 雙擊后出現(xiàn)。該窗口內(nèi)可顯示初始化擬合之后的葉型形狀、端壁型線、 積疊規(guī)律等與原始葉型的差距。通過該窗口可以為使用人員提供一個直觀的結(jié)果，用以 評價當(dāng)前的參數(shù)范圍設(shè)定是否正確，型線定義是否符合 擬合標(biāo)準(zhǔn)等。*注1. 在初始化擬合窗口結(jié)果顯示的結(jié)果中，尤其需要注意壓力面和吸力面的擺放位瑩是 否滿足Fitting的要求。在AutoBlade模塊中，要求吸力面位于壓力面之上（M-Theta面 上），用戶可以通過鼠標(biāo)中間點擊白色

20、窗口上方的文本嵌入式按鈕顯示原始葉型與初 始擬合后的葉型壓力面和吸力面是否位于相同的位置。嵌入式按鈕中紅色線條對應(yīng)的 是原始葉型（Target PS&SS）,藍(lán)色線條對應(yīng)著初始擬合后的葉型（Parametric PS&SS）。經(jīng) 鼠標(biāo)中鍵點擊后，對應(yīng)的線條會呈現(xiàn)黃色的控制點線條用于突出顯示（再次中間點擊 將隱藏黃色控制點）.2. 薦果擬合的參2攵化怎力面線位于吸力面之下，則需要使用人員修改原始Geomtiubo文 件并重新調(diào)入（同Step 6）e以下兩種修改方法都可以使用（任意一種，但不可同時使 用）：乩 在原始的.geomuirbo文件末尾添加EXCHANGE_BLADE_S

21、IDES語句b.將原始的.geomtiubo文件中的關(guān)鍵詞pressme更改為suction,而將關(guān)鍵詞suction更改 為 pressme以上兩種方法效果等同尢iJi克（北京Page 15Step 7.查看初始擬合結(jié)果（參數(shù)數(shù)值）MUMICA1. 在初始化擬合之后，擬合程序會自動探測每一個幾何控制參數(shù)的范圍，該范圍分上 限和下限，意味著在正式擬合中，所有的參數(shù)的值都會在上限和下限構(gòu)成的范圍之內(nèi)。 默認(rèn)情況下，打幵參數(shù)表，對于每一個參數(shù)僅有一列數(shù)據(jù)（Value）,并不顯示上下限的 值。通過Geometry show bounds可以顯示參數(shù)表中參數(shù)的上下限。2. 在參數(shù)表中，根據(jù)參數(shù)名稱文本

22、的顏色可以判斷其使用值所對應(yīng)上下限范圍的狀態(tài)。文本為紅色：代表當(dāng)前值設(shè)定不正確（超出上下限范圍）文本為黑色：參數(shù)值正常（位于上下限之間） 文本為黃色：參數(shù)值達(dá)到邊界（等于上限或下限） 文本為橙色：參數(shù)值被鎖定（等于上限和下限）2D eble serf rmHUPJTItiue ri【rg mind VueI I?"U45.47W1pW01C(noni6|14O«2726155；140927261 )53. 參數(shù)表中按鈕功能Decrease all減小當(dāng)前頁面中所有參數(shù)的變化范圍（下限數(shù)值變大，上限數(shù)值變小，變化的幅度為 Reference value）Reset all鎖定

23、當(dāng)前頁面中的所有參數(shù)值（上下限相等，并等于參數(shù)值），這樣在 正式擬合中，被鎖定的參數(shù)將不在發(fā)生變化）Increase all增加當(dāng)前頁面中所有參數(shù)的變化范圍（下限數(shù)值變小，上限數(shù)值變大，變化的幅度為 Reference value）Export group導(dǎo)出當(dāng)前的參數(shù)組。09筠沏旳分2注：1. 除了窗口上的按鈕之外，對于每一個參數(shù)還可以單獨(dú)控制。通過鼠標(biāo)左鍵點擊相應(yīng) 的參數(shù)（變?yōu)闇\藍(lán)色底），點擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)彈出式菜單，其中有Decreasebotuids, increase bounds,reset bounds,copy,paste選項，使用方法與按鈕功能相同2. 除了按鈕之外，用戶可以

24、直接通過輸入數(shù)值進(jìn)行上下邊界以及參數(shù)數(shù)值的設(shè)定。Page 16Step 8.正式擬合1. 選擇擬合內(nèi)容使用人員可以根據(jù)初始擬合結(jié)果的精度來選擇 正式擬合的內(nèi)容。可選擬合的內(nèi)容包括：端壁型線擬合積疊規(guī)律擬合葉片截面型線擬合2. 選擇擬合精度使用人員可以根據(jù)需求定制擬合的精度。幾何的精度分為四種：Coarse粗?jǐn)M合（擬合步數(shù)較少）Medium中等擬合（擬合步數(shù)居中）Fine精細(xì)擬合（擬合步數(shù)較多）User-Defined用戶自定義（擬合步數(shù)由使用人員指定）mbiv cf RiprotMcllM CyckH:Pepultfim Sir*TnincCiav* RdJ FMmMi廠ExrvMlaJon

25、2*bt SeMCft mtervjlPieOxon CoHlatrt廠:儷 SfMrineAc«»citatbCT4 Gwefec MjoreraSwwd Gr«nHry .皿e to b» gMilV CwfKMciluav Fhc* User MilicaPSbor d OptivwjilMi AIqocUBmbsGetvtK ZA>w1lfvn NHibfr ot Hfprertuction CyclKSO_ 1TrM«C4<aM«Rtfl»NO31廠hcnpHon Rar>>e0Se

26、1;rct» MeivalPrF<lMon f «Mnt1W1OfHosibcr卜 Gewtlc AJgoftha、 SmAthM AnneaBvig擬合步數(shù)的多少將直接決定擬合結(jié)果的好壞。但擬合步數(shù)越多，則擬合所耗費(fèi)的時間也越長.無論擬合特度選擇粗?jǐn)M合還是精細(xì)擬合，總的擬合步數(shù)都是一樣的，計算方法:nb(5iteps) = 2 4- rbfpnmcuy secfiotjs) x nbf bl tide type's) 前兩步用于擬合端壁型線及擬合現(xiàn)律。注：1. 一般情況下，user defined模式是不使用的。因為使用前三種精度的方法已經(jīng)足夠進(jìn)行絕大 多數(shù)

27、葉輪的擬合；2. 由于對同一個目標(biāo)葉輪，可以分為多次擬合，而且毎次擬合都可以用上一次擬合的結(jié)果作 為基礎(chǔ)繼續(xù)進(jìn)行，因此，通常使用Coarse選項，因此，此時，每一次的擬合時間最短。3 執(zhí)行擬合點擊Launch Fitting Process啟動擬合過程。±&Page 18Step 9.查看擬合結(jié)果MUMfCA正式擬合的結(jié)果對應(yīng)“Fitted Autoblade Module'選項下，其中顯示的選項以及查看方法 與初始擬合結(jié)果的查看方法相同。''Fitted Autoblade modeF'選項僅在在擬合過程開始并擬合一步之后（在運(yùn)行狀態(tài)窗口出

28、現(xiàn)Save字樣）采會被激活。此時通過雙擊''Solution'按鈕，并選擇“FittedAutoblade model”選項進(jìn)行擬合結(jié)果查看。注：擬合結(jié)杲窗口中的曲線不能自動更新，因此，當(dāng)擬合完成一步并進(jìn)行下一步時，如 果要查看新擬合的結(jié)果，則需要重新雙擊“SolutioiT按鈕，并選擇“FittedAutoblade model”后查看新的擬合結(jié)果。Page 14擬合過程中可能存在的問題1. 擬合完成之后能達(dá)到什么樣的效果？a. 經(jīng)過足夠的擬合之后，一般情況下都可以得到與原始葉型非常接近的葉型；b. 由于擬合終究是通過很少的一些參數(shù)來描述葉型，因此擬合不可能達(dá)到與原始葉 型完全相同的結(jié)果2. 擬合執(zhí)行了很多步，而且擬合結(jié)果已經(jīng)不在變化，但仍然與原始葉型有所差距，應(yīng) 當(dāng)怎么樣改進(jìn)？對于這種情況，一般可以釆取以下措施：a. 首先查找擬合結(jié)果與原始葉型差別較大的區(qū)域及對應(yīng)的控制參數(shù)；b. 在參數(shù)表中改變對應(yīng)的控制參數(shù)的上下限范圍；對于實現(xiàn)能夠精確確定的參數(shù)值（比如前后緣半徑），則推薦直接給定具體數(shù)值 并鎖定上下邊界，則此參數(shù)不會在發(fā)生變化。Page 15擬合工程項目中的文件及目錄Page 16Page #homeLusersfittin g_te stfitting_test_initial Jrt|frtting_te$t parfit