Training_AutoBlade_Fitting

1、NUMECA FINE/Design3D 2.1培训教程三维叶片拟合工具AutoBlade FittingNUMECA-BeijingFluid Engineering Co.,LTD.尤迈克（北京）流体工程技术有限公司版权所有AutoBlade_Fitting 功能AutoBlade_Fitting功能模块可实现三维叶片的参数化拟合，并将以离散点形式存在的三维叶 轮拟合为以数化的形式，通过尽可能少的几何控制参数来构造叶轮。1. 为什么要进行参数化拟合在叶轮表达形式中，可以分为CAD模型、离散点模型、参数化模型，大部分的叶轮造型最 终给出的形状都是以CAD模型或者离散点形式给出的，这样描述一个

2、三维叶轮则需要复杂的 三维曲面或者数量庞大的离散点坐标。而通过参数化拟合，可以将一个复杂的叶轮用若干个 简单的控制参数来表达，在这个基础上，使用人员可以很方面的通过控制几何参数的变化来 实现叶轮的改型。另外，对于三维叶轮的优化，如果直接对以离散点形式或者CAD模型形式 存在的叶型，则是无法实现的，因为需要控制的参数可能是成千上万个，而通过拟合后得到 参数化的叶型，在优化中，仅需要对某几个参数进行自动调整合控制，便可以得到对应的合 理叶型形状。这样，控制过程比较直观而且可靠。2. AutoBlade_Fitting在FINE/DESIGN3D优化软件包中起到的作用a. AutoBlade_Fit

3、ting在整个优化软件包中起到了 一个钥匙的作用，通过该模块可以将已有的 某叶轮转化为奇参数化控制的叶轮，缺少了该模块，整个FINE/DESIGN3D的优化过程无法实 现。（直接通过AUTOBLADE造型并进行优化的过程除外）。b. AutoBlade Fitting模块还可以对已有的某个叶轮进行拟合，并可以为使用人员提供对该叶 轮进行几何恳析合检测的途径。3. Autoblade_Fitting模块可以拟合什么样的叶轮AutoBlade Fitting模块可以对任意结构的叶轮机械进行参数化拟合，包括涡轮、压气机、泵、 扭距器、扩压器、回转弯道竽，可应用于轴流、离心、向心、混流、斜流、环流结构

4、。4. AutoBlade_Fitting模块通过拟合什么样的参数来得到参数化叶轮AutoBlade Fitting模块中所要拟合的参数与AutoBlade中控制叶轮的参数相同，主要通过以下 参数拟合彳專到参数化叶轮：a. 端壁拟合b. 叶片型线拟合（包括中弧线拟合、厚度拟合等多种途径）c. 弯掠规律拟合Page 2AutoBlade_Fitting叶片拟合步骤初始文件准备用户界面(GUI)拓扑（结构）定义选取目标几何文件执行初始拟合正式拟合几何分析，叶型输出建立原始叶型的geomturbo文 件格式一定义叶轮机械结构类型（轴流？离心？）进入AutoBladeF ittiiig模块界面, 并，

5、建立相应的鼻程项目选择将拟合的原始叶型文件 （In geomtiirbo file fbnnat）进行初始拟合，查看原始叶型及拓扑结 构设定是否合理执行拟合过程可对拟合后的叶型进行几何特性分析geomtiubo专用文件格式Par参数化文件格式 Iges通用CAD接口格式Page 4用户界面按钮说明MUMfCAQ等同与FileNew功能，新建工程项目包 等同与File->Open功能，扌丁开已有项目几何形状O等同与FileSave功能，保存当前几何项目 錮 切换至AutoBlade界面紅返面0 等同与EditUndo功能，取消上次操作C 等同与EditRedo功能，恢复上次操作=等同与Ge

6、ometry-Import功能，参数化叶型或拓扑结构导入 冒 等同与GeometryParemeterList功能，显示所有造型几何参数 i等同与Geometry-Show message功能，查看提示信息= 等同与VicwT Blade-2-Blade功能，进行B-2-B显示5J等同与View->Sweep Law功能，前后掠规律显示2 等同与ViewTLean Law功能，弯曲规律显示3D等同与View-3D Model功能，三维叶片显示mar blace|5ection 1胃压力面/吸力面控制点显示切换 回主叶片/分流叶片切换 囤叶片截面切换用户界面Page 4MUMfCAD<

7、;sign3D CompuUbnslie Proc«»s Modulo,型空11321怨ICurrenris. urxlirtdMyLmc*i F X ca >UJ?T5TB定义目标 叶型文件执行初始 拟合操作界面 切换栏RmvmB«v«v«Mixvl« r«(k1 OecnerF He i a轨jSMo4H WMt/ManonG*onN<ryP ttMionii拟合目标 选项J、NEL9c*i auc»x rtwcxorFccec:7车拟合方法及正 式执行拟合过 程Page #Page #Endwll

8、sMain bladeEffectsAutoBlade ModelStream surfacesStacking lawsSplitter badesOptional quantitiesGeometry analysis显示/隐藏折入式菜单等同于Geometry-> Endwalls功能，激活端壁类型定义窗口等同于Geometry Stream Surfaces功能，激活流面定义窗口等同于GeometryT Stacking Laws功能，激活积叠规律定义窗 r?等同于Geometry-> Main Blade功能，激活主叶片定义窗口等同于GeometryT Splitter E

9、lade功能，激活分流叶片定义窗口 等同于Geometry-> Effects功能，激活叶片特殊处理效果窗口（填充/切割）等同于Geometiy-> Optional Quantities功能，激活可选参数显 7p窗口等同于GeometryT Geometiy Analysis功能，激活几何分析窗*注：以上的按钮所对应的窗口绝大多数仅仅是类型或者结构的定义，而不设计控制 参数及几何参数的具体数值、绝大多数的数值都是在Parameter lists所对应的窗口中 或者通过鼠标控制/文本况输入的方式来给定的。Page 5Step 1.原始数据文件准备HUMfCA原始文件的数据文件格式与

10、AUT OGRID网格生成时所输入的原始数据文件.geomnubo 文件格式完全相同。且二者之间可以互用。具体的文件格式请参阅AutoGrid说明手册。如果原始的叶型是以CAD格式存储的，则需要在IGG/AutoGrid中进行相应的数据转 化，并生成相应的geomtiubo文件。AutoGrid生成网格之后，存储模板文件时会自动产生一个相应的.geomtiubo文件，该 文件可以直接AutoBlade Fitting调用。因此，只要先前曾经进行过AutoGrid网格生 成的叶型，其对应的Geomtiubo文件都可以直接使用，而无需另外准备。Page 6Step 2.进入AutoBlade_Fi

11、tting主界面1. 由始T程序T NUMECA_SoftwareFINE62TFINE 气动FINE主界面Page 7maT术Step 2.进入AutoBlade_Fitting主界面Page #maT术Step 2.进入AutoBlade_Fitting主界面2 点击“Cancel”按钮取消弹出式菜单。3.通过Modules Design3D进入FINE/Design3D主界面3.3Page 8maT术Step 3.项目管理Page 9Step 3.项目管理1 新建工程项目或者打开已经存在的工程文件(icc)Page #Step 3.项目管理Page #Step 3.项目管理Page #S

12、tep 3.项目管理Page #Step 3.项目管理2.选AutoBlade Fitting功 能模块注：该提示子窗口仅会在新建工程项目 时出现，打开已有项目的操作不会出现 该选项。Page #Step 5.叶片的生成方式设定Step 4.几何结构定义Page #Step 5.叶片的生成方式设定Page #Step 5.叶片的生成方式设定1 点击噩按钮进入AutoBlade视图IMt OMMiy VW1I M/、I*L_L、11匸 x A、 L.a1 wwi片 «|»0中r ； F 9RC3fl)Page #Step 5.叶片的生成方式设定Page #Step 5.叶片的

13、生成方式设定*2.调入几何模板或者打开已存在的参数化文件(.par)Page #Step 5.叶片的生成方式设定Page #Step 5.叶片的生成方式设定*注：1. AutoElade提供五种模板：Axial Compressor/Axial Tmbiiie/CentrifiigalCompressor/Centrifiigal Compressor With Splitter/Radial Diffiiser 这五种模板几乎可以囊 括所有的旋转机械类型，例如离心泵/向心透平/混流式结构/回转弯道等都可以采用 Centrifugal Compressor 或者Centrifugal Comp

14、ressor With Splitter的模板来进行生成2. 必须选择正确的几何模板。选择的模板必须与将要拟合的叶轮结构相同(比如是否带 分流叶片？是否为离心？)，否则后期拟合过程将遇到困难甚至无法进行拟合。1. AutoBlade Fitting将要拟合的参数类型可几何参数种了与AutoBlade中设定的叶轮构 造形式相同。AutoBlade中不同的叶片构造方式将决定最终拟合后叶片的表述形式；2. 用于调入几何模板后，AutoBlade会使用默认参数来设定叶片表述形式，其中包括 端壁型线类型、子午流道类型、叶片截面构造形式（中弧线+厚度分布？压力面吸力 面单独控制？）、分流叶片构造形式、弯掠

15、观律构造形式等；3. 如果使用人员不想使用默认的设定进行构造，则可以在AutoBlade页面中进行预先 设定；4. AutoBlade中叶轮的构造形式发生变化时，则一般需要进行重新拟合（但可以以先 前的拟合结果作为出发点进行）叶片的生成方式以及具体参数的含义请参阅AutoBlade培训教程。Page 11Step 6.叶片初始化拟合MUMfCA1.指定目标几何文件点击"Impoit a Target Geometiy File'' 按钮，指定需要拟合的原始目标几何 文件（.geomtiirbo格式）argcl GeometryCurrenfflta : undefow

16、dI moor 4 larger (.xjonctr/FIc (peamTurbcl IPage 12Step 6.叶片初始化拟合goGiMk InltUltnitlon biwd on Tirgel GromefryLaunch AdtoGiaxle Imbalzabon ProcesJPage #Step 6.叶片初始化拟合Page #Step 6.叶片初始化拟合2. 执行初始化拟合点击"Launch Autoblade initialization process" 按钮进行初始拟合。Targcl GoomdryCurrentita : undefinedmnorta

17、 larger (conctr/Fie ( oeaniTurbo) IAbkoSIxIc Modd InltUlontlon b«wd on Tirgrl Gziwdfry初始拟合的速度很快，进行初始拟合的目的 主要是：a. 确定走汉的儿何拓扑结构以及叶型型线是 否有误如果初始化拟合可以正常结束（没有提示错 误信息），则说明定义的几何拓扑结构是正 确的（但不代表叶型一定是正确的）b. 为圧式拟合提供一个合适的畚数范围由于拟合过程是在一个搜索范围内寻优的过 程，因此搜索的范围越大，寻优所需的时间 也就越长，因此，通过初始化拟合，可以将 所有参数所处于的大致范围确定，这样就可 以为正式优

18、化提高效率，减小寻优时间。*注：1. 初始化拟合失败，则软件会提示"Initialization process failed"的信息，此 时主要原因是：a.几何拓扑结构的不正确造成的.此时，需要检查几何拓扑 结构；b.对于纯离心式叶轮（例如扩压器），还需要在AutoBlade界面中的 Stacking Laws选项下，将"Meridional Location'中 Additional Setting选项下的 LE和TE更改为；2. 不正确的原始文件Geomturbo文件格式也可能导致初始化拟合失败；具体失败的原因可以从工程项目下的日志文件.log中查找

19、。Page 13Step 7.查看初始拟合结果Page 14Step 7.查看初始拟合结果1. 打开结果显示窗口通过界面左侧隐藏式菜单Design3D下的Solution按钮， 双击后出现。该窗口内可显示初始化拟合之后的叶型形状、端壁型线、 积叠规律等与原始叶型的差距。通过该窗口可以为使用人员提供一个直观的结果，用以 评价当前的参数范围设定是否正确，型线定义是否符合 拟合标准等。*注1. 在初始化拟合窗口结果显示的结果中，尤其需要注意压力面和吸力面的摆放位莹是 否满足Fitting的要求。在AutoBlade模块中，要求吸力面位于压力面之上（M-Theta面 上），用户可以通过鼠标中间点击白色

20、窗口上方的文本嵌入式按钮显示原始叶型与初 始拟合后的叶型压力面和吸力面是否位于相同的位置。嵌入式按钮中红色线条对应的 是原始叶型（Target PS&SS）,蓝色线条对应着初始拟合后的叶型（Parametric PS&SS）。经 鼠标中键点击后，对应的线条会呈现黃色的控制点线条用于突出显示（再次中间点击 将隐藏黄色控制点）.2. 薦果拟合的参2攵化怎力面线位于吸力面之下，则需要使用人员修改原始Geomtiubo文 件并重新调入（同Step 6）e以下两种修改方法都可以使用（任意一种，但不可同时使 用）：乩 在原始的.geomuirbo文件末尾添加EXCHANGE_BLADE_S

21、IDES语句b.将原始的.geomtiubo文件中的关键词pressme更改为suction,而将关键词suction更改 为 pressme以上两种方法效果等同尢iJi克（北京Page 15Step 7.查看初始拟合结果（参数数值）MUMICA1. 在初始化拟合之后，拟合程序会自动探测每一个几何控制参数的范围，该范围分上 限和下限，意味着在正式拟合中，所有的参数的值都会在上限和下限构成的范围之内。 默认情况下，打幵参数表，对于每一个参数仅有一列数据（Value）,并不显示上下限的 值。通过Geometry show bounds可以显示参数表中参数的上下限。2. 在参数表中，根据参数名称文本

22、的颜色可以判断其使用值所对应上下限范围的状态。文本为红色：代表当前值设定不正确（超出上下限范围）文本为黑色：参数值正常（位于上下限之间） 文本为黄色：参数值达到边界（等于上限或下限） 文本为橙色：参数值被锁定（等于上限和下限）2D eble serf rmHUPJTItiue ri【rg mind VueI I?"U45.47W1pW01C(noni6|14O«2726155；140927261 )53. 参数表中按钮功能Decrease all减小当前页面中所有参数的变化范围（下限数值变大，上限数值变小，变化的幅度为 Reference value）Reset all锁定

23、当前页面中的所有参数值（上下限相等，并等于参数值），这样在 正式拟合中，被锁定的参数将不在发生变化）Increase all增加当前页面中所有参数的变化范围（下限数值变小，上限数值变大，变化的幅度为 Reference value）Export group导出当前的参数组。09筠沏旳分2注：1. 除了窗口上的按钮之外，对于每一个参数还可以单独控制。通过鼠标左键点击相应 的参数（变为浅蓝色底），点击鼠标右键，出现弹出式菜单，其中有Decreasebotuids, increase bounds,reset bounds,copy,paste选项，使用方法与按钮功能相同2. 除了按钮之外，用户可以

24、直接通过输入数值进行上下边界以及参数数值的设定。Page 16Step 8.正式拟合1. 选择拟合内容使用人员可以根据初始拟合结果的精度来选择 正式拟合的内容。可选拟合的内容包括：端壁型线拟合积叠规律拟合叶片截面型线拟合2. 选择拟合精度使用人员可以根据需求定制拟合的精度。几何的精度分为四种：Coarse粗拟合（拟合步数较少）Medium中等拟合（拟合步数居中）Fine精细拟合（拟合步数较多）User-Defined用户自定义（拟合步数由使用人员指定）mbiv cf RiprotMcllM CyckH:Pepultfim Sir*TnincCiav* RdJ FMmMi厂ExrvMlaJon

25、2*bt SeMCft mtervjlPieOxon CoHlatrt厂:俪 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厂hcnpHon Rar>>e0Se

26、1;rct» MeivalPrF<lMon f «Mnt1W1OfHosibcr卜 Gewtlc AJgoftha、 SmAthM AnneaBvig拟合步数的多少将直接决定拟合结果的好坏。但拟合步数越多，则拟合所耗费的时间也越长.无论拟合特度选择粗拟合还是精细拟合，总的拟合步数都是一样的，计算方法:nb(5iteps) = 2 4- rbfpnmcuy secfiotjs) x nbf bl tide type's) 前两步用于拟合端壁型线及拟合现律。注：1. 一般情况下，user defined模式是不使用的。因为使用前三种精度的方法已经足够进行绝大 多数

27、叶轮的拟合；2. 由于对同一个目标叶轮，可以分为多次拟合，而且毎次拟合都可以用上一次拟合的结果作 为基础继续进行，因此，通常使用Coarse选项，因此，此时，每一次的拟合时间最短。3 执行拟合点击Launch Fitting Process启动拟合过程。±&Page 18Step 9.查看拟合结果MUMfCA正式拟合的结果对应“Fitted Autoblade Module'选项下，其中显示的选项以及查看方法 与初始拟合结果的查看方法相同。''Fitted Autoblade modeF'选项仅在在拟合过程开始并拟合一步之后（在运行状态窗口出

28、现Save字样）采会被激活。此时通过双击''Solution'按钮，并选择“FittedAutoblade model”选项进行拟合结果查看。注：拟合结杲窗口中的曲线不能自动更新，因此，当拟合完成一步并进行下一步时，如 果要查看新拟合的结果，则需要重新双击“SolutioiT按钮，并选择“FittedAutoblade model”后查看新的拟合结果。Page 14拟合过程中可能存在的问题1. 拟合完成之后能达到什么样的效果？a. 经过足够的拟合之后，一般情况下都可以得到与原始叶型非常接近的叶型；b. 由于拟合终究是通过很少的一些参数来描述叶型，因此拟合不可能达到与原始叶 型完全相同的结果2. 拟合执行了很多步，而且拟合结果已经不在变化，但仍然与原始叶型有所差距，应 当怎么样改进？对于这种情况，一般可以釆取以下措施：a. 首先查找拟合结果与原始叶型差别较大的区域及对应的控制参数；b. 在参数表中改变对应的控制参数的上下限范围；对于实现能够精确确定的参数值（比如前后缘半径），则推荐直接给定具体数值 并锁定上下边界，则此参数不会在发生变化。Page 15拟合工程项目中的文件及目录Page 16Page #homeLusersfittin g_te stfitting_test_initial Jrt|frtting_te$t parfit