蜗壳几何形状很复杂。它们看起来很简单，设计一个单一的基线设计并不难。然而，一旦你进入模拟驱动的形状优化领域，事情就开始变得非常具有挑战性。新的候选设计需要在优化循环中自动生成，几何图形也需要自动网格化。因此，在这种情况下，你必须确保所有蜗壳候选都是干净和防水的。此外，曲面片需要为网格划分过程唯一识别，并且几何图形必须满足规定的横截面积级数和包装约束等约束条件。

在这篇博客文章中，我们已经编译了10个主要步骤，在某些特定的情况下和非常特定的横截面，我们需要使用不同的方法。但一般来说，以下步骤效果很好。所有截图和动画都是从图形用户界面中获取的。希望你会喜欢！

步骤1:横截面参数化

每个公司都有自己描述横截面的方式。为了有效地改变形状，通常需要定义2D参数，如入口/出口尺寸、质心值、空燃比以及进一步的几何控制来微调形状。这些控件可以有很大的不同，这取决于您想要实现的单个形状。在下图中，NURBS控制点权重还会改变截面的形状:

定义参数横截面

步骤2:参数分布

对于横截面的每个2D参数，您可以创建描述参数在圆周方向上的行为的函数。这些函数(即参数分布)将在以后的设计研究和形状优化过程中发生变化。

对于每个参数，定义一个灵活的函数图

步骤3:生成滚动表面

基于横截面定义和相应的参数分布，可以生成主涡旋表面。我们要么为此使用放样曲面(插值一组有限的横截面)，，它直接采用2D定义和函数图来生成平滑的表面。

创建滚动表面

步骤4:创建入口/出口

根据您设计的是涡轮机还是压缩机蜗壳，您需要分别创建入口几何图形或出口几何图形。通常，这不是什么大事，通常只是一个直纹面或一个相当简单的带有圆形连接的B样条几何图形。当然，即使这种几何形状没有那么复杂，如果需要，我们也会引入一些形状参数来控制形状。

入口(或出口)几何模型

第五步:平稳过渡

这是一个有趣的几何部分:从主涡卷到入口/出口几何的过渡。我们为此使用圆角曲面类型，它从一个曲面延伸到另一个曲面，并且对切向影响有一些控制。这通常就足够了，而且非常有效。或者，我们再次使用元表面，它在形状变化方面给予我们更详细的控制。

用几个设计控件创建平滑过渡

步骤6:交点的偏移曲面

到目前为止，这还没那么复杂，人们可能在几分钟内就能创造出一切。然而，现在我们必须准备交叉过程。首先，我们创建两个将与初始曲面相交的偏移曲面。

为即将到来的交点创建偏移曲面

第七步:交叉路口

现在我们需要舌头表面的空间。初始曲面与偏移曲面相交并修剪，从而创建一个间隙。子曲面来表示剩余的零件(在NURBS几何图形的紫外空间中建模为我们提供了对复杂体积的更多控制)，或者简单地使用自动处理修剪零件的BReps。后者如下所示:

为舌头创造空间的相交曲面

步骤8:舌头表面

生成舌面是蜗壳设计过程中最有趣的部分，我们花了一段时间才想出各种蜗壳的集合。在CAESES中，我们主要使用元曲面或具有衍生信息和轨道曲线的放样曲面来创建平滑曲面。您通常也希望在扫掠曲面时进行控制，因此与蜗壳横截面相似，您可以将舌头横截面定义为参数化模板。因此，对于舌头形状的详细控制，您有单独的参数分布。有些涡卷有一个半径恒定的圆角。在这些情况下，我们只需使用BRep的圆角功能，您可以在相交过程中直接设置半径值。

两个其他几何形状之间的舌面

步骤9:关闭几何图形

入口和出口需要用“盖子”封闭，这样整个几何形状是水密的。此外，我们可以分配颜色和标识以在啮合过程中稍后识别它们。

关闭所有打开的零件以获得防水几何图形

步骤10:检查健壮性

正如引言中提到的，我们不想创建一个单一的设计，而是一个可以用于设计优化的模型。因此，我们需要检查这个模型在变化过程中是否健壮，也就是说，它不应该中断或不能再生。我们可以利用集成算法用于自动检查的参数研究。

使用参数研究的集成算法自动检查模型的鲁棒性