推进式搅拌器桨叶参数优化贾慧灵1，齐岩1，杜鹏飞2，李沼希1（1.内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010；2.内蒙古包头市交通运输管理处，内蒙古包头摘要：推进式桨叶参考数据少而陈旧，由此得到的外轮廓形貌欠佳。研究以桨叶宽度系数值为基础，利用Matlab对推进式桨叶的复杂外形进行分析和优化。用高次多项式代替样条插值，拟合得到光滑的曲线，并进行误差分析，发现拟合的7阶多项式曲线的精度优于其他拟合曲线。将优化后的桨叶外形数据保存为Pro/E可识别文件，导入Pro/E进行参数化建模，并对桨叶曲面进行高斯曲率分析，表明所建曲面很光顺。为搅拌器的下一步数值仿真分析奠定基础，并为复杂曲面的中图分类号：TH16；TH122文献标识码：A文章编号：1001-3997（2014）09-0120-03OptimizationandParametricModelingofthePropellAgitatorBladesJIAHui-ling1，QIYan1，DUPeng-fei2，LIZhao-xi1（1.InstituteofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversityofSciencesandTechnology，InnerMongoliaBaotouAbstract：Referencedataofpropellerbladesarelittleandoutdated，sotheouterprofileshapeispoor.Inthisstudy，basedonthewidthcoefficientoftheblade，Matlabisusedforanalysisandoptimizationofthebladecomplexshape.High-orderedpolynomialfittingreplacesspineinterpolationtogetasmootherprofilecurve.Accoringtotheerroranalysis，the7-orderpolynomialcurveisbetter.OptimizedbladeoutercontourdataaresavedasthefiletypePro/Ethatcanidentify.ThefileisimportedintoPro/Etoachieveparametricmodeling.Gaussiancurvatureanalysisiscarriedoutonthebladesurface，whichindicatesthatthebuildingsurfaceisverysmooth.Itlaysafoundationfornumericalsimulationanalysisofthestirrerinthenextstep.Anefficientwayisprovidedforoptimizationandparametricmodelingofcomplexcurvedsurfaces.KeyWords：PropellerBlade；Optimization；ErrorAnalysis；Parameterization；1引言推进式搅拌器在各种搅拌设备中使用较多，但现有文献中[1]，有桨叶模型尺寸的介绍却很少，而且数据参数不全，据此得到的外轮廓形貌并不理想。数值仿真技术是建立在模型的基础上，研究推进式搅拌器桨叶的精确建模具有重要意义。推进式搅拌器桨叶的设计关键是桨叶外轮廓的创建，大多数的桨叶是通过样条插值由离散点形成外轮廓。针对文献报导的推进式搅拌器桨叶的几何数据[2]，研究发现采用样条插值并不是最有效的方法。故使用多项式拟合桨叶外轮廓曲线，并且对拟合曲线进行误差分析，得到最优阶数的多项式拟合曲线，在此基础上修正离散点，再把优化后并经坐标转换的数据导入三维软件Pro/E中进行参数化建模。既方便快捷，又保证成形后的曲面光顺度达到技术要求。2推进式搅拌器桨叶的优化推进式搅拌器桨叶的展开图，如图1所示。对于桨叶的优化主要是通过对桨叶宽度系Ki的优化。文献[3]所给出的Ki，如在桨叶任意半径ri处的叶片展开宽度bi为：D2b=K（1）iiD-Dh式中：D—搅拌器的直径；Dh—轴套外径。桨叶宽度系数的离散点和三次样条曲线，如图2所示。表1桨叶宽度系数KiTab.1BladeWidthCoefficientKiK0K1K2K3K4K5K6K7K8K9K100.1820.2240.2600.2820.3100.3200.3220.3080.2760.2120从曲线图可以看到i在3到6之间的拟合曲线的光滑度欠佳，需要对原有的离散点修正。与大量的多项式拟合对比，发现离散点通过高阶多项式拟合出的曲线不仅光滑，而且拟合误差也较小。高阶多项式拟合，如图3所示。图3为6阶、7阶和8阶的多项式拟合曲线和相应的拟合误差，从图分析可得，7阶和8阶拟合曲线要比6阶的更为光滑，而且相应的插值误差也较小；7阶和8阶的拟合曲线几乎重合，并且两者拟合误差相差均很小。来稿日期：2014-03-28基金项目：内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目（NJZY14169）；内蒙古科技大学教学（教改）研究项目（JY2013042）作者简介：贾慧灵，（1976-），女，内蒙古人，博士研究生，副教授，主要研究方向：化工过程及设备叶曲线b10b9b8b7b6lb5b4K=b31001rlb2/b1b0O1Dh0.35data16thdegree7thdegree0.38thdegree0...