用于叶片的叶型设计的方法、装置、设备及介质与流程

本公开实施例涉及叶片设计，尤其涉及一种用于叶片的叶型设计的方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、目前，叶片被广泛地应用于多个技术领域中，尤其被广泛地应用于航空发动机、风力涡轮机以及泵等流体机械领域中。叶片的叶型会直接影响叶片的机械性能以及流体流动的效率。

2、然而，利用相关的叶型设计方法获得的叶型对应的曲线中通常会存在设计不合理的情况，例如叶型对应的曲线的局部位置的曲率过大，叶型对应的曲线的弯曲程度过大。这些设计不合理会导致叶片中的流体流动不稳定，易产生流体流动分离现象，进而降低涡轮机等相关设备的工作效率，并且可能导致涡轮机等相关设备发生机械损坏。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例期望提供一种用于叶片的叶型设计的方法、装置、设备及介质；能够避免叶型对应的曲线的局部位置的曲率过大，从而获得光滑的叶型对应的曲线。

2、本公开实施例的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本公开实施例提供了一种用于叶片的叶型设计的方法，所述方法包括：

4、基于叶片上的几何参数，获得所述叶片的叶型对应的曲线中的三阶贝塞尔曲线的第一个控制点和第二个控制点分别对应的位置参数；

5、从分割系数对应的第一初始搜索区间中选取第一初始分割系数和第二初始分割系数；其中，所述分割系数用于表征所述三阶贝塞尔曲线的第三个控制点与第四个控制点分别对应的位置参数；

6、基于所述第一初始搜索区间、所述第一初始分割系数和所述第二初始分割系数，以最小化第一目标函数为目标对所述分割系数进行第一迭代过程，获得最终分割系数；其中，所述第一目标函数用于表征所述三阶贝塞尔曲线的曲率；

7、基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述最终分割系数，设计得到所述三阶贝塞尔曲线。

8、在一些示例中，所述基于所述第一初始搜索区间、所述第一初始分割系数和所述第二初始分割系数，以最小化第一目标函数为目标对所述分割系数进行第一迭代过程，获得最终分割系数，包括：

9、对于第次第一迭代过程执行以下步骤：

10、从第一目标搜索区间中选取第一目标分割系数和第二目标分割系数；其中，为正整数，当时，所述第一目标搜索区间为所述第一初始搜索区间，所述第一目标分割系数为所述第一初始分割系数，所述第二目标分割系数为所述第二初始分割系数；

11、其中，当所述第一目标搜索区间的第一下限对应的第一目标函数小于所述第一目标搜索区间的第一上限对应的第一目标函数时，所述第一目标分割系数小于所述第二目标分割系数；当所述第一下限对应的第一目标函数大于所述第一上限对应的第一目标函数时，所述第一目标分割系数大于所述第二目标分割系数；

12、基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述第一目标分割系数，获得所述三阶贝塞尔曲线对应的第一初始曲线；

13、基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述第二目标分割系数，获得所述三阶贝塞尔曲线对应的第二初始曲线；

14、基于所述第一初始曲线，以最小化第二目标函数为目标对所述三阶贝塞尔曲线的插值参数进行第二迭代过程，获得所述第一目标分割系数对应的第一目标函数；其中，所述第二目标函数用于表征所述第一初始曲线在所述插值参数处的曲率，并且所述第一目标分割系数对应的第一目标函数为最小化后的所述第二目标函数；

15、基于所述第二初始曲线，以最小化第二目标函数为目标对所述三阶贝塞尔曲线的插值参数进行第二迭代过程，获得所述第二目标分割系数对应的第一目标函数；其中，所述第二目标分割系数对应的第一目标函数为最小化后的所述第二目标函数；

16、基于所述第一目标分割系数以及所述第一目标分割系数对应的第一目标函数与所述第二目标分割系数以及所述第二目标分割系数对应的第一目标函数，更新所述第一目标搜索区间；

17、当更新后的所述第一目标搜索区间的区间长度大于设定的第一区间长度阈值时，基于更新后的所述第一目标搜索区间执行第次第一迭代过程；

18、当更新后的所述第一目标搜索区间的区间长度小于或者等于所述第一区间长度阈值时迭代过程结束，并以所述第一目标分割系数作为所述最终分割系数。

19、在一些示例中，所述基于所述第一初始曲线，以最小化第二目标函数为目标对所述三阶贝塞尔曲线的插值参数进行第二迭代过程，获得所述第一目标分割系数对应的第一目标函数，包括：

20、对于第次第二迭代过程执行以下步骤：

21、从第二目标搜索区间中选取第一目标插值参数和第二目标插值参数；其中，为正整数，当时，所述第二目标搜索区间为设定的第二初始搜索区间；

22、其中，当所述第二目标搜索区间的第二下限对应的第二目标函数小于所述第二目标搜索区间的第二上限对应的第二目标函数时，所述第一目标插值参数小于所述第二目标插值参数；当所述第二下限对应的第二目标函数大于所述第二上限对应的第二目标函数时，所述第一目标插值参数大于所述第二目标插值参数；

23、基于所述第一初始曲线，获取所述第一目标插值参数和所述第二目标插值参数分别对应的第二目标函数；

24、基于所述第一目标插值参数以及所述第一目标插值参数对应的第二目标函数与所述第二目标插值参数以及所述第二目标插值参数对应的第二目标函数，更新所述第二目标搜索区间；

25、当更新后的所述第二目标搜索区间的区间长度大于设定的第二区间长度阈值时，基于更新后的所述第二目标搜索区间执行第次第二迭代过程；

26、当更新后的所述第二目标搜索区间的区间长度小于或者等于所述第二区间长度阈值时迭代过程结束，并以所述第一目标插值参数对应的所述第二目标函数作为所述第一目标分割系数对应的第一目标函数。

27、在一些示例中，所述第二目标函数表示如下：

28、

29、其中，表示所述插值参数；表示所述第二目标函数；表示所述三阶贝塞尔曲线在所述插值参数处的曲率。

30、在一些示例中，所述基于所述第一目标插值参数以及所述第一目标插值参数对应的第二目标函数与所述第二目标插值参数以及所述第二目标插值参数对应的第二目标函数，更新所述第二目标搜索区间，包括：

31、对于所述第次第二迭代过程，在所述第二下限对应的第二目标函数小于所述第二上限对应的第二目标函数的情况下：

32、当所述第一目标插值参数对应的第二目标函数小于所述第二目标插值参数对应的第二目标函数时，将所述第二上限更新为所述第二目标插值参数，得到更新后的第二目标搜索区间；

33、当所述第一目标插值参数对应的第二目标函数大于所述第二目标插值参数对应的第二目标函数时，将所述第二下限更新为所述第一目标插值参数，得到所述更新后的第二目标搜索区间；

34、在所述第二下限对应的第二目标函数大于所述第二上限对应的第二目标函数的情况下：

35、当所述第一目标插值参数对应的第二目标函数小于所述第二目标插值参数对应的第二目标函数时，将所述第二下限更新为所述第二目标插值参数，得到所述更新后的第二目标搜索区间；

36、当所述第一目标插值参数对应的第二目标函数大于所述第二目标插值参数对应的第二目标函数时，将所述第二上限更新为所述第一目标插值参数，得到所述更新后的第二目标搜索区间。

37、在一些示例中，所述基于所述第一目标分割系数以及所述第一目标分割系数对应的第一目标函数与所述第二目标分割系数以及所述第二目标分割系数对应的第一目标函数，更新所述第一目标搜索区间，包括：

38、对于所述第次第一迭代过程，在所述第一下限对应的第一目标函数小于所述第一上限对应的第一目标函数的情况下：

39、当所述第一目标分割系数对应的第一目标函数小于所述第二目标分割系数对应的第一目标函数时，将所述第一上限更新为所述第二目标分割系数，得到所述更新后的第一目标搜索区间；

40、当所述第一目标分割系数对应的第一目标函数大于所述第二目标分割系数对应的第一目标函数时，将所述第一下限更新为所述第一目标分割系数，得到所述更新后的第一目标搜索区间；

41、在所述第一下限对应的第一目标函数大于所述第一上限对应的第一目标函数的情况下：

42、当所述第一目标分割系数对应的第一目标函数小于所述第二目标分割系数对应的第一目标函数时，将所述第一下限更新为所述第二目标分割系数，得到所述更新后的第一目标搜索区间；

43、当所述第一目标分割系数对应的第一目标函数大于所述第二目标分割系数对应的第一目标函数时，将所述第一上限更新为所述第一目标分割系数，得到所述更新后的第一目标搜索区间。

44、在一些示例中，所述基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述最终分割系数，设计得到所述三阶贝塞尔曲线，包括：

45、基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述最终分割系数，获得所述第三个控制点和所述第四个控制点分别对应的位置参数；

46、基于所述第一个控制点、所述第二个控制点、所述第三个控制点和所述第四个控制点分别对应的位置参数，设计得到所述三阶贝塞尔曲线对应的最终曲线。

47、第二方面，本公开实施例提供了一种用于叶片的叶型设计的装置，所述装置包括第一获取部，选取部，第二获取部以及设计部；其中，

48、所述第一获取部，经配置为基于叶片上的几何参数，获得所述叶片的叶型对应的曲线中的三阶贝塞尔曲线的第一个控制点和第二个控制点分别对应的位置参数；

49、所述选取部，经配置为从分割系数对应的第一初始搜索区间中选取第一初始分割系数和第二初始分割系数；其中，所述分割系数用于表征所述三阶贝塞尔曲线的第三个控制点与第四个控制点分别对应的位置参数；

50、所述第二获取部，经配置为基于所述第一初始搜索区间、所述第一初始分割系数和所述第二初始分割系数，以最小化第一目标函数为目标对所述分割系数进行第一迭代过程，获得最终分割系数；其中，所述第一目标函数用于表征所述三阶贝塞尔曲线的曲率；

51、所述设计部，经配置为基于所述第一个控制点和所述第二个控制点分别对应的位置参数以及所述最终分割系数，设计得到所述三阶贝塞尔曲线。

52、第三方面，本公开实施例提供了一种计算设备，所述计算设备通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

53、所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

54、所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

55、所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述用于叶片的叶型设计的方法步骤。

56、第四方面，本公开实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质有用于叶片的叶型设计的程序，所述用于叶片的叶型设计的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述用于叶片的叶型设计的方法步骤。

57、本公开实施例提供了一种用于叶片的叶型设计的方法、装置、设备及介质；根据叶片上的几何参数获得叶型对应的曲线中的三阶贝塞尔曲线的第一个控制点和第二个控制点，以精确地控制叶片的起始位置和结束位置。通过以最小化与三阶贝塞尔曲线的曲率相关的第一目标函数为目标对用于表征三阶贝塞尔曲线的第三个控制点与第四个控制点分别对应的位置参数的分割系数进行第一迭代过程，获得最终分割系数，并根据第一个控制点和第二个控制点以及最终分割系数，设计得到三阶贝塞尔曲线。在本公开中，通过迭代优化分割系数以获得第三个控制点和第四个控制点分别对应的位置参数的最优位置，以精细地调整叶型对应的曲线的形状和弯曲程度，并且能够避免叶型对应的曲线的局部曲率过大的位置，最终获得光滑的叶型对应的曲线，使得设计得到的叶片中的流体流动稳定，不易产生流动分离。