植保無人機旋翼逆向建模與數值模擬研究*

王 浩,謝陳豪

(浙江安防職業技術學院 智能安防學院，浙江 溫州 325000)

0 引言

多旋翼植保無人機因其具有高效、安全和節水節藥的優點，近年來在農林植保方面被廣泛應用。植保無人機的旋翼是關鍵部件，直接影響到旋翼拉力和旋翼風場，進而影響到植保無人機的工作效率和植保效果[1]。旋翼風場和藥液霧場的分布情況是影響植保效果的重要因素，進行計算流體力學(CFD)數值模擬是對其研究的有效手段，如何獲取精確的旋翼三維模型是其中的關鍵環節。針對這一問題，可采用基于逆向工程的建模方法對旋翼三維模型進行逆向重構。本文使用先臨三維的EinScan-SP 3D掃描儀對大疆T20的旋翼進行三維掃描，將掃描獲取的點云數據導入Geomagic Wrap軟件進行處理，得到旋翼的重構曲面，利用SolidWorks做進一步處理得到旋翼三維實體模型；搭建旋翼的拉力測試試驗臺，使用Mayatech MT10PRO進行拉力測試、UNI-T UT330轉速計測量轉速，獲取旋翼轉速-拉力的試驗數據；對逆向重構的旋翼模型進行CFD數值模擬，得到轉速-拉力曲線，并將仿真數據與試驗數據進行對比，兩者誤差滿足要求，驗證了重構模型的精度和該方案的可行性。

1 大疆T20植保無人機旋翼逆向建模

1.1 逆向建模流程

無人機旋翼逆向建模流程如圖1所示。根據使用工具的不同主要分三個步驟：①在ExScan中獲取點云數據；②在Geomagic Wrap中做進一步處理，獲得旋翼的曲面；③在SolidWorks中生成旋翼實體模型。

圖1 無人機旋翼逆向建模流程

1.2 點云數據采集

1.2.1 掃描儀調試

逆向工程根據表面數據采集方式的不同分為接觸式和非接觸式，依靠光學原理的非接觸式測量具有效率高、精度高、測量便捷等優點，因而被廣泛應用[2]。……