流線型曲線曲面構(gòu)造關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、流線型設(shè)計(jì)源于對(duì)高速滑行的鳥(niǎo)、魚的形體的欣賞，以及對(duì)自然生命科學(xué)的研究，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車等交通工具的造型設(shè)計(jì)中，“流線型”也作為一個(gè)視覺(jué)樣式名詞在工業(yè)設(shè)計(jì)中被廣泛使用。本文對(duì)基于細(xì)分的積分法、基于非均勻細(xì)分的積分法，以及氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法構(gòu)造流線型曲線曲面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，以便利用現(xiàn)代的科研條件，在技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，充分發(fā)揮流線型潛在的優(yōu)點(diǎn)。本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)造性成果概括如下：
　　 流線型曲線可被表示為單位四元數(shù)曲線的積分曲

2、線，通過(guò)對(duì)積分表達(dá)式的分析，推導(dǎo)出了帶有長(zhǎng)度參數(shù)的流線型曲線表達(dá)式，由此提出了Gaussian球面上端點(diǎn)插值的B樣條單位四元數(shù)曲線的細(xì)分算法，以及非均勻細(xì)分形式的積分區(qū)間的細(xì)分算法，設(shè)計(jì)了積分形式的流線型曲線和曲面的構(gòu)造方法，討論了調(diào)整長(zhǎng)度參數(shù)和積分區(qū)間對(duì)曲面形狀的影響。本文將這種構(gòu)造流線型曲面的方法用于構(gòu)造流線型的旋轉(zhuǎn)曲面，通過(guò)改變參數(shù)適當(dāng)調(diào)整曲面形狀。
　　 根據(jù)測(cè)地線知識(shí)，設(shè)計(jì)了Gaussian球面上線性插值的方法，提出了

3、Gaussian球面上端點(diǎn)插值的非均勻B樣條單位四元數(shù)曲線的細(xì)分算法.并鑒于非均勻細(xì)分的積分區(qū)間細(xì)分方法，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了基于非均勻細(xì)分的流線型曲線曲面的構(gòu)造算法。研究了該流線型曲面與雙三次非均勻B樣條曲面和Catmull-Clark細(xì)分曲面的光滑拼接問(wèn)題，推導(dǎo)了這兩種拼接G1連續(xù)的充分條件，設(shè)計(jì)了兩個(gè)雙三次B樣條曲面的混合方法，并通過(guò)改變參數(shù)適當(dāng)調(diào)整流線型曲面的形狀。
　　 以翼型曲線反設(shè)計(jì)為代表研究了根據(jù)氣動(dòng)特性構(gòu)造流線型曲線的

4、方法。該方法選用Laplace方程為流動(dòng)方程，通過(guò)面元法求解流動(dòng)問(wèn)題以較快的獲取流場(chǎng)數(shù)據(jù)。將翼型曲線用五次非均勻B樣條曲線表示，并采用混合遺傳算法對(duì)翼型曲線進(jìn)行優(yōu)化，為遺傳算法設(shè)計(jì)了特殊的雜交、變異算子和局部搜索算子，以提高優(yōu)化算法的搜索性能。
　　 以翼型曲線反算為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了根據(jù)氣動(dòng)特性構(gòu)造曲面的方法，該方法適用于流線型曲面的構(gòu)造。由此研究了用Catmull-Clark細(xì)分法構(gòu)造機(jī)翼外形直紋面的方法，并設(shè)計(jì)了混合遺傳算法對(duì)C