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1.2.2螺旋桨曲面造型的发展状况 船用螺旋桨是船用推进器中效率比较高，应用最广的一种，其主要功用是使船舶前进和后退，有时也协助船舶回转。船舶的性能主要取决于该船的船型、主发动机和螺旋桨三大因素。而螺旋桨的推进效率又主要取决于螺旋桨桨叶的设计与制造螺旋桨通常由桨叶和桨毅两部分组成，而桨叶又分为叶面和叶背。叶面的中间区域通常采用等螺距螺旋面或变螺距螺旋面设计，而导边和随边处则采用流线型设计;叶背则是根据不同半径处的切面厚度来决定的[2]。因此，它的设计和制造相对于常规机械零件复杂得多。通常给出螺旋桨的设计数据后，首先要对螺旋桨造型，所涉及的就是自由曲面的造型问题。曲面造型的好坏，直接决定了其加工质量。而自由曲面的造型属于CAGD(计算机辅助几何设计)学科领域[3]。当前曲面造型的主流方法之一就是B样条方法(basic spline)。根据给定的船体型值点，以三次非均匀B样条为光顺函数，采用整体光顺方法，以应变能最小、曲率变化均匀为准则，以控制点为未知量，建立最优化问题的约束方程并求解，实现船体曲线的光顺[11]。根据曲线的相对曲率线图，将优化后的光顺B样条船体曲线与插值B样条曲线、传统最小二乘法逼近曲线进行了比较。构[循规蹈矩本曲面，以UV方向上的单参数曲线族或站线、水线、纵剖线方向的截面曲线族为研究对象，以曲线族的应变能之和最小为准则，进行光顺处理，最后，以NURBS为统一数学表达式，根据光顺后得到的控制点网络，应用双三次非均匀有理B样条得到光顺的船体曲面。船体的外形较为复杂,其形状的变化直接影响船舶的性能指标，建立精确的几何模型是设计高质量船舶的基础。而船体曲面的计算机表达是对船体曲面进行设计、相关性能分析与计算以及后续CAM实现的必要基础.船体曲面是具有双曲度的相当复杂的空间曲面，不能用规则的解析曲面进行描述,因此如何更加合理地运用数学方法来表达船体曲面形状一直是造船界追求的关键目标之一。非均匀有理B样条(Non UniformRa tionalB Spline,NURBS)曲面造型方法能够同时表达自由曲线曲面和解析曲线曲面,故已成为船体曲面造型的研究热点。 http://www.paper51.com
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[4]。它起源于飞机、船舶的外形放样工艺，由Coons、Bezier等大师于六十年代奠定理论基础。经三十多年发展，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。我国学者在曲面造型技术的开发中投入了艰巨的劳动，取得了显著的成绩。其中值得提出的有复旦大学对参数曲线分类及形状控制的研究和对多元散乱数据逼近拟合的研究，中国科技大学对Bezier曲面凸性条件的研究和对隐式曲面算法的研究，浙江大学对曲面几何连续拼接理论的研究和对曲面几何逼近方法的研究等。以上学术成果已在国际计算机图形界占有重要的一席之地[5]。 http://www.paper51.com |