一种仿生翼型叶片

1.一种仿生翼型叶片，其特征在于，其外形曲线包括仿生翼型叶片背部曲线以及仿生翼型叶片腹部曲线；所述仿生翼型叶片的几何参数如下：α＝14.43°；β＝6.42°；式中，α为仿生翼型叶片背部曲线以及仿生翼型叶片腹部曲线在前缘形成的夹角；β为仿生翼型叶片背部曲线以及仿生翼型叶片腹部曲线在后缘形成的夹角；其特征在于，所述仿生翼型叶片的设计方法包括以下步骤：S1、点云数据的获取：对鱼体进行扫描获取三维数字模型，即鱼体的点云数据，将鱼体的点云数据导入到逆向工程软件中获取三维鱼体模型；S2、构建鱼体外形曲线以及确定鱼体长度M：建立坐标系，以鱼体吻突尖端作为坐标原点，以鱼体吻突尖端到鱼体以及鱼尾连接处的中心点之间的直线为X轴，根据步骤S1获取的三维鱼体模型为基础构建二维的鱼体外形曲线，其外形曲线包括鱼体的背部曲线和鱼体的腹部曲线；鱼体模型的吻突尖端到尾部尖端的直线投影在X轴上的长度即为鱼体长度M；S3、外形曲线的处理：以步骤S2建立的坐标系为基础，将获取的鱼体外形曲线沿X轴均匀等分k份，在X轴上获取包括原点在内的k+1个横坐标，鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线上共获取2(k+1)个坐标点，对获取的坐标点进行无量纲处理，得到无量纲坐标点，无量纲坐标点之间依次连接并进行光滑处理后获取光滑的鱼体外形曲线；S4、数据修正：根据步骤S3处理后得到光滑的鱼体外形曲线进行数据修正，包括头部数据修正、鱼鳍数据修正和尾部数据修正；数据修正后得到仿生翼型的外形曲线，仿生翼型的外形曲线包括仿生翼型的背部曲线和仿生翼型的腹部曲线，根据仿生翼型的外形曲线确定仿生翼型的最大厚度δ max ；S5、以步骤S2的坐标系为基础，将仿生翼型的外形曲线均匀等分a份，在X轴上获取包括原点在内的a+1个横坐标，仿生翼型的背部曲线以及仿生翼型的腹部曲线上共获取2(a+1)个坐标点，根据获取的坐标点以及步骤S4中获取的最大厚度δ max 计算控制点坐标；S6、仿生翼型叶片的建立：根据设计要求确定仿生翼型叶片的最大厚度，根据最大厚度以及控制点坐标计算仿生翼型叶片背部曲线上的坐标点以及仿生翼型叶片腹部曲线上的坐标点，将上述计算后得到的坐标点导入到三维设计软件中进行放样处理，生成仿生翼型叶片。 2.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S4中头部数据修正的具体步骤如下：以791翼型为基础，以791翼型前缘为坐标原点，791翼型的前缘与后缘之间的直线为X轴，构建791翼型的外形曲线，791翼型的前缘与791翼型的外形曲线上任意一点之间的直线投影在X轴上的长度为x d ’，791翼型的弦长为C；鱼体的吻突尖端与鱼体外形曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度x d 与鱼体长度M的比为x d /M，x d /M＞0.2部分的鱼体外形曲线上的坐标点数据不变，对x d /M≤0.2部分的鱼体外形曲线上的坐标点数据进行修正：将791翼型的外形曲线上x d ’/C≤0.2的坐标点数据分别替换鱼体外形曲线上x d /M≤0.2的坐标点数据；791翼型的外形曲线与鱼体外形曲线的连接处采用圆弧法均匀过度。 3.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S4中鱼鳍数据修正的具体步骤如下：腹鳍数据修正：鱼体的腹部曲线与鱼体腹部鱼鳍的外形曲线相交产生两个交点，分别为交点A和交点B；定义鱼体吻突尖端到交点A之间的直线投影在X轴上的长度为x q ，鱼体吻突尖端到交点B之间的直线投影在X轴上的长度为x h ，鱼体吻突尖端到鱼体的腹部曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度为x a ；鱼体的腹部曲线上x q /M≤x a /M≤x h /M部分采用圆弧法并结合鱼体的腹部曲线变化趋势进行光滑处理；背鳍数据修正：鱼体的背部曲线与鱼体背部鱼鳍的外形曲线相交产生两个交点，分别为交点C和交点D；定义鱼体吻突尖端到交点C之间的直线投影在X轴上的长度为x q ’，鱼体吻突尖端到交点D之间的直线投影在X轴上的长度为x h ’，鱼体吻突尖端到鱼体的腹部曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度为x a ’；鱼体的背部曲线上x q ’/M≤x a ’/M≤x h ’/M部分采用圆弧法并结合鱼体的背部曲线变化趋势进行光滑处理。 4.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S4中尾部数据修正的具体步骤如下：鱼头吻突尖端到鱼体外形曲线任何一点的直线在X轴上投影的长度为x d ，其中鱼体外形曲线上x d /M＜0.7部分的数据不变，x d /M≥0.7部分的数据按照鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线的流线方向向后延伸，鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线在鱼尾一侧产生一个交点，对交点处进行圆角处理。 5.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S4中数据修正的具体步骤如下：头部数据修正：以791翼型为基础，以791翼型前缘为坐标原点，791翼型的前缘与后缘之间的直线为X轴，构建791翼型的外形曲线，791翼型的前缘与791翼型的外形曲线上任意一点之间的直线投影在X轴上的长度为x d ’，791翼型的弦长为C；鱼体的吻突尖端与鱼体外形曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度x d 与鱼体长度M的比为x d /M，x d /M＞0.2部分的鱼体外形曲线上的坐标点数据不变，对x d /M≤0.2部分的鱼体外形曲线上的坐标点数据进行修正：将791翼型的外形曲线上x d ’/C≤0.2的的坐标点数据分别替换鱼体外形曲线上x d /M≤0.2的坐标点数据；791翼型的外形曲线与鱼体外形曲线的连接处采用圆弧法均匀过度；鱼鳍数据修正，包括背鳍数据修正和腹鳍数据修正；腹鳍数据修正：鱼体的腹部曲线与鱼体腹部鱼鳍的外形曲线相交产生两个交点，分别为交点A和交点B；定义鱼体吻突尖端到交点A之间的直线投影在X轴上的长度为x q ，鱼体吻突尖端到交点B之间的直线投影在X轴上的长度的x h ，鱼体吻突尖端到鱼体的腹部曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度为x a ；鱼体的腹部曲线上x q /M≤x a /M≤x h /M部分采用圆弧法并结合鱼体的腹部曲线变化趋势进行光滑处理；背鳍数据修正：鱼体的背部曲线与鱼体背部鱼鳍的外形曲线相交产生两个交点，分别为交点C和交点D；定义鱼体吻突尖端到交点C之间的直线投影在X轴上的长度为x q ’，鱼体吻突尖端到交点D之间的直线投影在X轴上的长度的x h ’，鱼体吻突尖端到鱼体的腹部曲线上任意一点的直线投影在X轴上的长度为x a ’；鱼体的背部曲线上x q ’/M≤x a ’/M≤x h ’/M部分采用圆弧法并结合鱼体的背部曲线变化趋势进行光滑处理；尾部数据修正：鱼头吻突尖端到鱼体外形曲线任何一点的直线在X轴上投影的长度为x d ，其中鱼体外形曲线上x d /M＜0.7部分的数据不变，x d /M≥0.7部分的数据按照鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线的流线方向向后延伸，鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线在鱼尾一侧产生一个交点，对交点处进行圆角处理。 6.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S3中对鱼体背部曲线以及鱼体的腹部曲线上的坐标点进行无量纲处理，鱼体的背部曲线坐标点定义为(x t ,f u (x t ))，鱼体的腹部曲线坐标点定义为(x t ,f l (x t ))；背部曲线无量纲坐标定义为(x t ,f’ u (x t ))，腹部曲线无量纲坐标定义为(x t ,f’ l (x t ))，无量纲处理中变量之间的关系定义如下：式中，t代表X轴上的坐标点，u为鱼体的背部曲线，l为鱼体的腹部曲线，x t 为鱼体的背部曲线以及鱼体的腹部曲线上坐标点的横坐标，M为鱼体长度；f u (x t )为横坐标为x t 处鱼体的背部曲线上的纵坐标，f l (x t )为横坐标为x t 处鱼体的腹部曲线上的纵坐标；f’ u (x t )为横坐标为x t 处鱼体的背部曲线上的无量纲纵坐标，f’ l (x t )为横坐标为x t 处鱼体的腹部曲线上的无量纲纵坐标。 7.根据权利要求1所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S5中计算控制点坐标的公式如下：|f l (x d )|＝f l (x i )/δ max ，|f u (x d )|＝f u (x i )/δ max式中：f u (x i )为x i 点处翼型背部曲线上的纵坐标，f l (x i )为x i 点处翼型腹部曲线上的纵坐标，|f l (x d )|为仿生翼型腹部曲线上的控制点纵坐标，|f u (x d )|为仿生翼型背部曲线上的控制点纵坐标，δ max 为仿生翼型的最大厚度。 8.根据权利要求1-7任一项所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述步骤S1采用m只鱼体进行扫描，且每只鱼体扫描n次，共获取m×n组数据，共获取m×n条鱼体外形曲线，对m×n条鱼体外形曲线进行S3步骤处理获取无量纲坐标，对无量纲坐标进行数据拟合，获取一条光滑的鱼体外形曲线。 9.根据权利要求8所述的一种仿生翼型叶片，其特征在于，所述的数据拟合采用最小二乘法进行拟合，具体的拟合方式如下：f(x)＝b 0 +b 1 x其中： 式中：由于选取m只鱼体进行扫描，且每只鱼体扫描n次，共获取m×n组数据，因此，j取值为m×n；式中：b 0 与b 1 为常数；x i 为X轴上的横坐标，f(x i )分别代表横坐标为x i 时位于鱼体的背部曲线或鱼体的腹部曲线上的纵坐标； 为获取m×n组数据中横坐标x i 的平均值； 为横坐标为x i 时分别位于鱼体的背部曲线或者鱼体的腹部曲线上的纵坐标的平均值； 为横坐标x i 中i取值从1到j时所有横坐标的平均值， 为横坐标为 时位于鱼体的背部曲线上或鱼体的腹部曲线上的纵坐标。