第28卷第28卷企业技术开发TECHNOLOGICALDEVELOPMENTOFENTERPRISE2009年7月Jul.2009高速列车车头曲面造型及网格生成伊飞1,2，谭建平1，肖友刚1（1.中南大学，湖南长沙410083；2.湖南省科学技术厅，湖南长沙410013）摘要：文章设计了高速列车车头曲面的造型流程，构造了复杂的高速列车车头曲面，提出了一种基于映射法的网格划分的方法，阐述了具体实施过程，编制了高速列车车头曲面的网格生成程序，由该程序生成的网格规整、实用。关键词：高速列车；曲面造型；网格；映射法：TH122文献标识码：A：1006-8937（2009）13-0001-03SurfacemodelingandgridgenerationofhighspeedtrainheadYIFei1,2，TAN激an-ping1，XIAOYou-gang1(1.CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China；2.HunanScienceandTechnologyOffice,Changsha,Hunan410013,China)Abstract:Surfacemodelingprocessofhighspeedtrainheadwasdesigned,complexsurfaceoftrainheadwascon－structed.Agridgenerationmethodwasputforwardbasedonmappingtechnique,thespecificcoursewaselaborated.Thegridgenerationprogramofhighspeedtrainheadwasdrawnup,thegridgeneratedbythisprogramisperfectandpractical.Keywords：highspeedtrain；surfacemodeling；grid；mappingtechnique曲面造型是CAD/CAM、计算机仿真、计算机可视化等众多领域的一项重要内容。曲面造型现在已形成了以非均匀有理B样条（NURBS）曲面参数化特征设计,及隐式代数曲面表示这两类方法为主体,以插值、拟合、逼近这3种手段为骨架的几何理论体系[1-3]。高速列车头部由一系列复杂的空间曲面构成,这些曲面是由不同曲率的小二乘积逼近方法可生成一条曲线,该曲线即为B样条曲线。同样,在V方向的不同截面上可生成一组(n+1)条B样条曲线。用同样的方法在U方向的不同截面也生成一组(m+1)条B样条曲线,由两组B样条曲线可构造NURBS曲面,该曲面即为我们要描述的任意复杂空间曲面。其计算公式为[4]：空间曲面相互连接而成,这种连接既要满足零件功能、结mn构的要求,又要光滑过渡,达到平顺、和谐的效果。CATIAΣΣWijPijNi,p(u)Nj,q(v)S（u,v)=i=0j=0u,v∈[0,1]（1）mn具有强大的曲面造型能力,具备完美和友好的操作界面,ΣΣWijNi,p(u)Nj,q(v)及VGX和C-NEXT等多种先进技术。使用CATIA软件的曲面造型技术,可为高速列车流线型头部的造型提供完整的工程解决方案。精确定义高速列车车头曲面的几何形状,然后在车头曲面上以及流动空间中生成适当的网格,是准确计算高速列车车头曲面气动性能的前提。基于映射法生成的四边形网格,划分出的网格非常规整,而且易于实现程序化。在高速列车初始设计阶段,采用该方法能有效减小对各种头型进行流场计算的前处理工作量,为高速列车气动性能优化提供了很好的工具。1高速列车车头曲面造型1.1CATIA曲面造型原理任意空间曲面可以看作是无数点的集合。如图1所示,在V方向任意截面上选择n+1个点为特征顶点,用最i=0j=0图1B样条曲面收稿日期：2009-03-17作者简介：伊飞（1972—），男，吉林松原人，在读硕士研究生，主要从事机械设计及理论方面的研究工作。基金项目：湖南省自然科学基金资助项目（07JJ3098）式中，Pij为曲面网格控制点；Wij为曲面网格控制点的权因子；Ni,p(u)和Nj,q(v)为P阶和q阶的B样条基函数B样条曲线特征顶点越多、样条曲线数量越多，NURBS曲面与实际曲面越接近。CATIA曲面造型原理就图2高速列车流线型车头曲面2企业技术开发2009年7月是基于上述曲面数学模型来描述任意空间曲面的。1.2CATIA曲面造型的主要方法CATIA曲面造型技术主要有规则曲面造型和复杂曲面造型两种。规则曲面造型，如柱面、球面、管面是由旋转、拉伸等方式生成，相对简单；而复杂曲面的造型设计是产品设计中的难点和重点，采用CATIA软件中复杂曲面造型，即SURF2、PATCH、NET、FREEFORMDESIGN、等功能提供了十几种曲面造型方法。根据其曲面构造的方式，分为以下几类：①扫描曲面：发生线沿“脊线”运动扫过形成的曲面；②截面驱动曲面：控制各截面形状/面积，按“脊线”运动形成的曲面；③连接曲面：以确定的控制线对两个曲面倒圆形成的曲面；④填充曲面：在已有的...