1.一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1、以猛禽飞羽的羽根为仿生原型,绘制猛禽飞羽的羽根截面图;
步骤2、提取出羽根弯度,利用曲线公式拟合出羽根母线的方程式,基于拟合出的方程式进行三维建模,画出猛禽飞羽羽根的三维立体图;
步骤3、以羽根的三维立体图作为基础,绘制与羽根相同形状的固定套管的三维立体图;
步骤4、选取弹性金属材料作为固定套管装置的制作材料,以步骤3中绘制出的固定套管装置的三维立体图为基础,制作固定套管装置。
2.根据权利要求1所述的一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于所述步骤1包括以下具体步骤:
1.1、用三维扫描仪对羽根进行三维点云扫描,获取羽根的三维表面点云数据;
1.2、确定选取羽根二维截面位置,获取羽根的二维截面点云,具体过程如下:以羽根底部末端为顶点,向上分别选取若干个位置处的截面,将获得的羽根三维点云经过选取的截面,获取对应截面处的羽根二维点云;
1.3、根据获得的羽根二维截面点云,用几何公式对羽根形状进行拟合,由于二维截面为椭圆形,结合椭圆方程式:
在直角坐标系xOy下,将椭圆长轴(2a)置于y轴,短轴(2b)置于x轴得到长轴和短轴不同的若干个二维椭圆截面,根据扫描所得二维点云数据,确定椭圆截面的长轴和短轴,进一步确定羽根的二维截面形状。
3.根据权利要求1所述的一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于所述步骤2中,提取出羽根弯度,利用曲线公式拟合出羽根母线的方程式的具体过程如下:取羽根截面距羽根末端距离为x坐标,长轴端点为y坐标,使用MATLAB拟合出其母线曲线,选择线条为平滑样条线。
4.根据权利要求1所述的一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于设羽根母线的方程式为f(x),取截面距羽根末端距离为x坐标,长轴端点为y坐标,使用MATLAB拟合出其曲线,选择线条为平滑样条线,该方程式f(x)是由p值计算的分段多项式,其中p=0.0054186007。
5.根据权利要求1所述的一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于所述步骤2中,基于拟合出的方程式进行三维建模的具体过程如下:在三维xyz坐标下,将拟合出的羽根母线曲线放在yOz坐标下,将步骤1.3中获得的若干个椭圆形截面的所有长径都放在z方向,所有短径都放在x方向,所有截面在y轴按顺序依次排列,即所有椭圆形截面在y坐标不同的xOz平面内,以拟合出的曲线为引导线,将所有椭圆形截面依次连接,画出羽根三维立体图。
6.根据权利要求1所述的一种仿猛禽飞羽滤泡的固定套管装置设计方法,其特征在于所述步骤4中的弹性金属材料为高锰钢,所述高锰钢中锰的含量大于13%。