¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

21 ма€ 2021

 ак C3D позвол€ет быстро и недорого повысить качество проектируемого издели€ за счет улучшени€ плавности его геометрии

¬алери€н ћуфтеев, јртем ћаксименко

¬алери€н ћуфтеев јртем ћаксименко

јвторы: ¬алери€н ћуфтеев Ч к.т.н., ведущий математик-программист C3D Labs, јртем ћаксименко Ч специалист по маркетингу C3D Labs

«аключительна€ часть цикла статей, посв€щенных новому типу кривых и поверхностей, разработанному в компании C3D Labs в качестве нового функционала поверхностного моделировани€ дл€ геометрического €дра C3D Modeler.

¬ этой части привод€тс€ примеры практического применени€ C3D FairCurveModeler при моделировании различных изделий.

¬ первой части освещены основные моменты, необходимые дл€ понимани€ читателем главных преимуществ рассматриваемого класса кривых и его назначени€ в инженерной геометрии.

¬о второй части описана реализаци€ методов F-кривых в C3D Modeler.

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

Ќемного о сфере применени€

¬ заключительной части цикла статей приведены примеры практического применени€ C3D FairCurveModeler при моделировании различных изделий. ѕрименение данного раздела C3D в области моделировани€ изделий Ч это быстрый и недорогой способ улучшени€ проектных характеристик, поскольку качество проектируемого издели€ можно существенно повысить только за счет улучшени€ плавности его геометрии.

ќбычно при оптимизации конструкции беретс€ некоторый приоритетный параметр, который минимизируетс€/максимизируетс€, при этом остальные параметры ухудшаютс€. √рамотна€ оптимизаци€ заключаетс€ в том, чтобы остальные параметры остались в пределах некоторых ограничений.

ќпыт практического использовани€ —3D FairCurveModeler


ћоделирование плуга

ѕри оптимизации конструкции плуга дл€ повышени€ качества вспашки на плуг монтируютс€ так называемые Ђакульи плавникиї, которые способствуют более качественному рыхлению почвы, но при этом неминуемо растет сопротивление плуга и, соответственно, растут расходы на горючее дл€ трактора.

ƒл€ проведени€ опыта по оптимизации использовалась стандартна€ конструкци€ плуга, а изменени€м подвергалась только его геометри€, при этом был получен парадоксальный положительный результат. ѕо критери€м плавности была улучшена направл€юща€ крива€ плуга и оптимизирована схема построени€ беззадирной поверхности плуга [22].

 онструкци€ плуга прошла тщательное тестирование в CFD-системе FlowVision компании “≈—»—, а затем и тестирование на почвенном канале и полевые испытани€, которые показали положительный результат: одновременно было и улучшено качество вспашки, и сэкономлено топливо [23]!


ћоделирование кулачков

ѕри моделировании профилей плоских кулачков необходимо решить две проблемы:

  • кривые высто€ толкател€ должны геометрически точно совпадать с окружност€ми;
  • переходные кривые подъема и опускани€ должны спр€гатьс€ с кривыми высто€ с пор€дком гладкости не менее 3-го, во избежание так называемого рывка (ЂJerkї).

ћетоды C3D FairCurveModeler решают эти проблемы, т.е. обеспечивают построение кривых, геометрически точно моделирующих конические кривые, а также возможность построени€ переходных дл€ 9-го пор€дка гладкости.

 онструктору остаетс€ только правильно построить эти кривые надлежащей формы, обеспечивающей необходимую функцию газораспределени€.


ћоделирование профил€ лопатки

¬ C3D Labs был проведен небольшой эксперимент, в ходе которого удалось установить, какие преимущества дают функциональные кривые при моделировании промышленных изделий на примере профил€ лопатки паровой турбины. ¬ ходе эксперимента геометри€ лопатки была улучшена, и исправленна€ модель испытана в CFD-приложении KompasFlow дл€ CAD-системы  ќћѕј—-3D. ѕри оптимизации лопатки была применена та же схема, что и при оптимизации конструкции плуга.

¬се профили лопаток стандартизованы и объединены в базу данных отрасли. —тандартные профили €вл€ютс€ результатом колоссальной работы по оптимизации макропараметров лопатки и вход€т в золотой фонд паротурбиностроени€.

“от же подход был применен к оптимизации геометрии издели€. ¬ рамках заданных макропараметров улучшалась только геометри€ лопатки.

ѕрофиль лопатки представл€ет собой сложную кривую, составленную из дуг окружностей (рис. 3.1).

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.1. „ертеж профил€ лопатки

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.2. „ертеж профил€ лопатки в CAD-системе

Ќа основе данного контура была подготовлена модель дл€ обдува в KompasFlow. Ќаправление входного потока совпадает с биссектрисой угла входного клина лопатки (рис. 3.3).

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.3. ¬ходной клин лопатки

ѕоскольку в венце работает не отдельна€ лопатка, то в модель включены зазоры между лопатками и контуры смежных лопаток. Ўаг между лопатками прин€т 20 мм.

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.4. 3D-модель дл€ симул€ции обдува лопаток. √рань дл€ входа жидкости (синего цвета)

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.5. √рань дл€ выхода потока жидкости (красного цвета)

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.6. –асчетна€ сетка с адаптацией

ƒл€ визуального отображени€ параметров введены вспомогательные плоскости. √оризонтальна€ плоскость на рассто€нии 5 от OXY дл€ отображени€ векторов скоростей и вспомогательна€ плоскость, совпадающа€ с гранью выхода потока, дл€ фиксации результатов. ¬ведены параметры результата: средн€€ скорость и общее давление.
ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.7. –асчетные параметры

¬ результате работы KompasFlow были получены следующие значени€ параметров:

  • средн€€ скорость на выходе 2,80226 м/с;
  • общее давление на выходе 3455,98 ѕа.

ћожно предположить, что улучшение плавности контура лопатки при сохранении исходных макропараметров улучшит и проектные параметры контура.

ѕерестроим кривые спинки и корыта с использованием функций построени€ кривых высокого качества по критери€м плавности геометрического €дра C3D (раздел FairCurveModeler) (рис. 3.8).

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.8.  асательные ломаные синего цвета и построенные кривые синего цвета на касательных ломаных. »сходные кривые черного цвета

¬ точках стыка дуг были построены касательные и перестроены кривые профилей с помощью команды построени€ V-кривой на касательной ломаной. ѕрофили имеют плавные графики кривизны (рис. 3.9, 3.10).

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.9. √рафик кривизны Ђкорытаї лопатки

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.10. √рафик кривизны Ђспинкиї лопатки

ƒл€ испытаний была использована та же 3D-модель. ¬ эскизе кривые спинки лопатки и корыта лопатки были заменены на новые кривые. ѕараметры расчета остались те же.

ѕрактическое применение —3D FairCurveModeler

–ис. 3.11. –езультаты испытани€ контура лопатки с улучшенными кривыми

ѕространство лопатки в венце с улучшенными кривыми обеспечивает лучшие параметры. –азгон€ет поток до скорости 2,83322 м/с с общим давлением 3574,07 ѕа.

Ёти параметры превышают параметры исходного контура (средн€€ скорость на выходе 2.80226 м/с, общее давление на выходе 3455,98 ѕа).

ѕодвод€ итоги эксперимента, необходимо отметить, что сравнительные испытани€ в системе KompasFlow показали ощутимое улучшение проектных характеристик венца турбины, благодар€ реализации схемы улучшени€ плавности контура лопатки с помощью методов геометрического €дра C3D (раздел FairCurveModeler). ”казанное обсто€тельство, как и рассмотренные выше иные примеры моделировани€ геометрии изделий, свидетельствует о том, что принцип улучшени€ проектных характеристик издели€ за счет улучшени€ геометрии функциональных кривых имеет огромный потенциал.

ќкончательные итоги

‘ункционал нового раздела C3D Modeler C3D FairCurveModeler позвол€ет моделировать плавные кривые, которые €вл€ютс€ кривыми высокого качества и отвечают жестким требовани€м гладкости и эстетики, предъ€вл€емым к инженерным кривым.

Ќа основании примеров, демонстрирующих практическое применение функционала €дра, можно с уверенностью сказать, что C3D FairCurveModeler обладает большим потенциалом применени€ в области моделировани€ промышленных изделий, так как позвол€ет существенно повысить их проектные характеристики достаточно недорогим и простым способом Ц улучшением геометрии.


Ѕиблиографический список

¬ списке литературы используетс€ сквозна€ нумераци€ по трем част€м, см. начало и продолжение.

22. ћударисов —.√., ћуфтеев ¬.√., ‘архутдинов ».ћ. ќптимизаци€ геометрии лемешно-отвальной поверхности плуга / ћеханизаци€ и электрификаци€ сельского хоз€йства, 2009, є4. —.17-19.

23. ‘архутдинов ».ћ. —овершенствование лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга на основе моделировани€ технологического процесса вспашки. 05.20.01 Ц “ехнологии и средства механизации сельского хоз€йства. ƒиссертаци€ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ќаучный руководитель доктор технических наук профессор —.√. ћударисов. ”фа Ц 2012.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: √овор€т, в истории CAD уже было четыре революции. Ќа горизонте є 5?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2021 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.