為解決軸流風(fēng)機(jī)仿生葉片三維造型不能直接應(yīng)用提取的鳥翅膀翼型問題，通過對風(fēng)機(jī)葉片的幾何分析，推導(dǎo)出葉片二維平面葉型坐標(biāo)到三空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。運(yùn)用EXCEL對葉型截面各離散點(diǎn)進(jìn)行處理得到相應(yīng)的空間坐標(biāo);基于CATIA的自由曲面造型功能生成

　　葉片曲面，再轉(zhuǎn)化成實(shí)體葉片;采用FLUENT對所設(shè)計(jì)的軸流風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行仿真分析，計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)要求比較吻合。

　　近年來應(yīng)用仿生技術(shù)改善風(fēng)機(jī)氣動性能成為最有效的途徑之一。在軸流風(fēng)機(jī)仿生翼型葉片優(yōu)化研究中，葉片的3D實(shí)體建模需要解決將提取到的鳥類翼型截面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成沿徑向圓柱面上的三維坐標(biāo)問題。楊春信和田彬等將普通葉片截面平面直角坐標(biāo)到空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換過程編寫成程序，但沒有介紹具體方法步驟，也沒完全公開程序，無法知道其正確性。苑國強(qiáng)等只對輪轂為圓錐形的混流風(fēng)機(jī)葉片截面參數(shù)進(jìn)行了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，方法較為復(fù)雜且通用性不強(qiáng)。任臘春研究了風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)和建模方法，但都不適用于軸流風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)。隨著風(fēng)機(jī)葉片仿生優(yōu)化研究的不斷深入，仿生葉片的3D建模成為葉片仿生優(yōu)化分析的首要難題。

　　本文通過坐標(biāo)系變換推導(dǎo)出軸流風(fēng)機(jī)葉型截面的平面直角坐標(biāo)到空間三維坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式，借助數(shù)據(jù)處理軟件EXCEL和三維建模軟件CATIA來實(shí)現(xiàn)某普通軸流風(fēng)機(jī)葉片參數(shù)化模型的建立，并對實(shí)體模型進(jìn)行了CFD分析，對比計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)性能要求，證明葉片參數(shù)化建模方法的正確性。

　　1、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

　　1.1、二維轉(zhuǎn)換

　　根據(jù)軸流通風(fēng)機(jī)基本理論，分別以r和r+dr為半徑從葉輪上截取一個圓環(huán)，并將其展開到平面上得到平面直列葉柵。圖1所示的是其中一個葉型截面，每個葉片可以看作是從輪轂到葉尖由無數(shù)個葉型截面疊積而成。葉片的三維造型需將已確定葉片安裝角為θ的翼型繞回到相應(yīng)半徑的圓柱面上，為改善葉片受力情況，將各計(jì)算截面的翼型重心都放在同一徑向線上，用光滑曲線連接各截面后生成曲面。

　　結(jié)束語

　　通過對軸流風(fēng)機(jī)葉片幾何分析，建立了葉型截面平面坐標(biāo)到風(fēng)機(jī)三維坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方程。對設(shè)計(jì)的某軸流風(fēng)機(jī)葉片采用CATIA進(jìn)行了參數(shù)化建模，并借助流體分析軟件FLUENT數(shù)值分析得到最大質(zhì)量流量為2.23m3/s，接近設(shè)計(jì)目標(biāo)值2.17m3/s，誤差小于3%。數(shù)值模擬結(jié)果和設(shè)計(jì)要求十分吻合，證明葉片仿生參數(shù)化建模方法的正確性。本文側(cè)重于探索翼型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，對實(shí)例風(fēng)機(jī)只進(jìn)行了數(shù)值模擬，沒有進(jìn)行性能試驗(yàn)，僅為下一步風(fēng)機(jī)葉片仿生翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)研究打下基礎(chǔ)。