郭雨华GUO YUHUA / PORTFOLIO
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PROJECT 04 / 气动设计 · 增减材复合制造

智创星旋基于数字孪生的三叶螺旋桨设计

以 NACA 6409 为基础设计直径 90 mm 的三叶桨,串联翼型选取、推力估算、毛坯与夹具设计及五轴加工仿真。

基于数字孪生的三叶螺旋桨设计整体展示
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翼型对比与选取

用 Profili 对比 NACA 6409、2412 与 4412 的升阻特性。方案选用 NACA 6409 作为起点,并在后续设计中兼顾薄桨叶的加工难度与结构风险。

翼型性能对比曲线
不同翼型的曲线对比
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桨叶建模与理论计算

用 PassWing 生成各截面的翼型坐标,在 SolidWorks 中通过截面放样构建桨叶。三片桨叶以 120° 均布,沿半径调整弦长与扭角。计算说明书记录了叶素分站推力估算,流场图展示了仿真分析。

弦长与扭转角的参数化设计
螺旋桨流场仿真
挂载推力的分站计算表
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毛坯、夹具与刀路迭代

针对薄叶片局部切削余量不足的问题,对毛坯局部补料,并采用高夹具给刀具留出空间。演示稿记录的五轴加工仿真预计用时从约 45 分钟降至约 8 分钟。

桨叶工程图
定位夹具模型
夹具装配与刀路检查
五轴加工仿真
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切片与加工验证

针对毛坯补料处布置光固化打印支撑,随后检查 CAM 刀路、生成 G 代码,并在 XMachine 中验证刀具干涉与过切。

光固化切片与支撑
五轴加工仿真中的螺旋桨与夹具
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设计、仿真与验证过程演示
REFERENCE

计算说明书

说明书包含翼型对比、桨叶几何参数和负重估算。演示稿与说明书中的推力估算值有出入,相关数值应结合各自的计算假设阅读。

查看桨叶尺寸与挂载负重理论计算(PDF)↗
计算说明书预览
计算说明书第 1 页开头:引言与翼型对比选取
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