消防泵葉輪水力CAD系統(tǒng)的開發(fā).doc
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1、引言 消防泵的核心部件是葉輪,葉輪設(shè)計的好壞關(guān)系到整機的工作性能和使用壽命。但是,葉輪水力設(shè)計需要大量復(fù)雜的計算、比較和反復(fù)修改,工作量大,設(shè)計周期長。因此,積極開發(fā)研究適合于消防泵的水力CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)不僅可以減少設(shè)計工作量,提高開發(fā)速度和質(zhì)量,而且對推動消防泵葉輪的設(shè)計具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 2、開發(fā)工具選擇 目前,在CAD軟件市場中,可供作CAD系統(tǒng)支持環(huán)境、并提供開發(fā)環(huán)境與工具的CAD軟件產(chǎn)品很多[1],高檔的有I—DEAS、Pro/E、UG等;中檔的有Solid Works、MDT等;低檔的有AutoCAD等。其中,Autodesk公司推出的AutoCAD可以稱得上是最成功和最有影響力的計算機輔助設(shè)計軟件之一。它具有價格合理、使用方便、體系結(jié)構(gòu)開放、通用性好等優(yōu)點,深受廣大工程技術(shù)人員的歡迎,在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。AutoCAD目前己由最初的版本達到了AutoCAD 2004,其二次開發(fā)的工具也在不斷地更新和增多,給用戶更加自由的選擇,因此,如何選擇合適的開發(fā)工具就成了一個需要解決的問題。 由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和軟件開發(fā)水平的提高,使用Auto LISP和ADS開發(fā)工具的用戶已越來越少,而目前使用比較多的是ARX、VB、VBA及Visual LISP四種開發(fā)工具(這四種開發(fā)工具的比較見表1)。 表1 四種開發(fā)工具的比較 在上述四種開發(fā)工具中,由于ARX是基于Visual C++平臺的,與VB、VBA一樣,它們都自帶大量的可視化的編程控件,這樣在軟件開發(fā)時,人機交互界面的設(shè)計更加方便和快捷,從而使開發(fā)出的軟件更加具有個性,而Visual LISP在這方面就顯得有所欠缺。尤其是在軟件開發(fā)中如果需要和數(shù)據(jù)庫接口時,ARX、VB和VBA工具中都有專用的數(shù)據(jù)庫控件可直接選用,可以省去很多繁瑣的工作。 ARX盡管功能強大,運行速度快,但是語言復(fù)雜,難于掌握。如果程序中未能正確處理Windows編程中的一個細節(jié),則應(yīng)用程序、開發(fā)環(huán)境以及整個 Windows都有可能癱瘓。而VB/ VBA盡管運行速度相對較慢,但是其語法簡單,開發(fā)圖形用戶界面的功能比較強大。很多圖形算法的效率很高,即使在像VB/VBA這樣速度相對較慢的語言中也能夠很好的運行。而且,在大多數(shù)情況下,VB/VBA的速度已經(jīng)足夠快了。 從語言結(jié)構(gòu)上講,VBA[2]是VB的一個子集,它們的語法結(jié)構(gòu)是一樣的,外觀的明顯區(qū)別是,VBA所有的功能盡管與VB一樣,但不如VB的多。它們真正的本質(zhì)上的區(qū)別在于VB是一個獨立的開發(fā)工具,它不需要依附于任何其他應(yīng)用程序,它有自己完全獨立的工作環(huán)境和編譯、連接系統(tǒng)。VBA則不然,它沒有自己獨立的工作環(huán)境,它必須依附于某一主應(yīng)用程序,比如Office、AutoCAD等,離開主應(yīng)用程序VBA將不復(fù)存在,這限制了其在開發(fā)中的應(yīng)用,也是筆者最終沒有選擇VBA的主要原因。因此,選擇Visual Basic 6.0來進行消防泵水力CAD軟件的開發(fā),充分利用VB本身功能,來完善AutoCAD除圖形處理以外相對薄弱的環(huán)節(jié),以實現(xiàn)程序間的優(yōu)勢互補。 3、系統(tǒng)界面及運行要求 3.1、系統(tǒng)運行要求 要使本系統(tǒng)能夠在計算機上很好的運行,計算機系統(tǒng)應(yīng)有如下的硬件和軟件配置: 3.1.1、硬件配置 (1)Pentium 133以上CPU; (2)32MB以上基本內(nèi)存(推薦64MB以上); (3)顯示16位以上增強色; (4)300MB以上硬盤空間。 3.1.2、軟件配置 (1)Windows9X或WindowsNT4.0及以上操作系統(tǒng); (2)AutoCAD2000或以上版本; (3)Access97或以上版本。 3.2、系統(tǒng)界面 如圖1所示,系統(tǒng)界面由標題欄、菜單欄、工具條、軟件運行區(qū)和狀態(tài)欄組成。 4、系統(tǒng)的設(shè)計特點和設(shè)計技術(shù) 4.1、設(shè)計特點 (1)友好的用戶界面,操作方便。運行方式采用人機對話方式,在整個設(shè)計過程中貫穿交互式設(shè)計思想,采用對話框和菜單來傳達和處理信息,使設(shè)計者能更好地把握設(shè)計過程。 (2)數(shù)據(jù)量大,關(guān)系復(fù)雜。在水力設(shè)計過程中,涉及的參數(shù)較多,后續(xù)設(shè)計往往要用到前面的設(shè)計數(shù)據(jù),如繪制軸面投影圖需用到前面確定的葉輪基本參數(shù),繪軸面截線又需要用到軸面投影圖的具體數(shù)據(jù)等。 (3)大量的圖形信息處理。在實時運行過程中,有很多的圖形需要處理。既有中間位圖(.bmp)的保存,又有最終的向AutoCAD的圖形(.dwg)輸出。 (4)程序設(shè)計充分考慮了用戶的不同習(xí)慣,多處提供操作提示及向?qū)В翰僮魈崾究梢詭椭褂谜邷p少操作錯誤;操作向?qū)ё屖褂谜呶鍘熥酝ā椭募脩艨勺孕袛U充,系統(tǒng)具有良好的可維護性。在考慮專業(yè)性的同時,盡量提高程序的通用性和實用性。 4.2、設(shè)計技術(shù) 4.2.1、交互技術(shù) 需要指出的是:CAD并不完全是設(shè)計自動化,CAD將人的主導(dǎo)性與創(chuàng)造性放在首要地位,同時充分發(fā)揮計算機的長處,使兩者有機結(jié)合起來。因而,為了給設(shè)計者提供設(shè)計經(jīng)驗的發(fā)揮空間,系統(tǒng)采用了一些人機交互的做法,以對話框和菜單的形式,建立人機信息交流的渠道。 1、引言 消防泵的核心部件是葉輪,葉輪設(shè)計的好壞關(guān)系到整機的工作性能和使用壽命。但是,葉輪水力設(shè)計需要大量復(fù)雜的計算、比較和反復(fù)修改,工作量大,設(shè)計周期長。因此,積極開發(fā)研究適合于消防泵的水力CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)不僅可以減少設(shè)計工作量,提高開發(fā)速度和質(zhì)量,而且對推動消防泵葉輪的設(shè)計具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 2、開發(fā)工具選擇 目前,在CAD軟件市場中,可供作CAD系統(tǒng)支持環(huán)境、并提供開發(fā)環(huán)境與工具的CAD軟件產(chǎn)品很多[1],高檔的有I—DEAS、Pro/E、UG等;中檔的有Solid Works、MDT等;低檔的有AutoCAD等。其中,Autodesk公司推出的AutoCAD可以稱得上是最成功和最有影響力的計算機輔助設(shè)計軟件之一。它具有價格合理、使用方便、體系結(jié)構(gòu)開放、通用性好等優(yōu)點,深受廣大工程技術(shù)人員的歡迎,在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。AutoCAD目前己由最初的版本達到了AutoCAD 2004,其二次開發(fā)的工具也在不斷地更新和增多,給用戶更加自由的選擇,因此,如何選擇合適的開發(fā)工具就成了一個需要解決的問題。 由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和軟件開發(fā)水平的提高,使用Auto LISP和ADS開發(fā)工具的用戶已越來越少,而目前使用比較多的是ARX、VB、VBA及Visual LISP四種開發(fā)工具(這四種開發(fā)工具的比較見表1)。 表1 四種開發(fā)工具的比較 在上述四種開發(fā)工具中,由于ARX是基于Visual C++平臺的,與VB、VBA一樣,它們都自帶大量的可視化的編程控件,這樣在軟件開發(fā)時,人機交互界面的設(shè)計更加方便和快捷,從而使開發(fā)出的軟件更加具有個性,而Visual LISP在這方面就顯得有所欠缺。尤其是在軟件開發(fā)中如果需要和數(shù)據(jù)庫接口時,ARX、VB和VBA工具中都有專用的數(shù)據(jù)庫控件可直接選用,可以省去很多繁瑣的工作。 ARX盡管功能強大,運行速度快,但是語言復(fù)雜,難于掌握。如果程序中未能正確處理Windows編程中的一個細節(jié),則應(yīng)用程序、開發(fā)環(huán)境以及整個 Windows都有可能癱瘓。而VB/ VBA盡管運行速度相對較慢,但是其語法簡單,開發(fā)圖形用戶界面的功能比較強大。很多圖形算法的效率很高,即使在像VB/VBA這樣速度相對較慢的語言中也能夠很好的運行。而且,在大多數(shù)情況下,VB/VBA的速度已經(jīng)足夠快了。 從語言結(jié)構(gòu)上講,VBA[2]是VB的一個子集,它們的語法結(jié)構(gòu)是一樣的,外觀的明顯區(qū)別是,VBA所有的功能盡管與VB一樣,但不如VB的多。它們真正的本質(zhì)上的區(qū)別在于VB是一個獨立的開發(fā)工具,它不需要依附于任何其他應(yīng)用程序,它有自己完全獨立的工作環(huán)境和編譯、連接系統(tǒng)。VBA則不然,它沒有自己獨立的工作環(huán)境,它必須依附于某一主應(yīng)用程序,比如Office、AutoCAD等,離開主應(yīng)用程序VBA將不復(fù)存在,這限制了其在開發(fā)中的應(yīng)用,也是筆者最終沒有選擇VBA的主要原因。因此,選擇Visual Basic 6.0來進行消防泵水力CAD軟件的開發(fā),充分利用VB本身功能,來完善AutoCAD除圖形處理以外相對薄弱的環(huán)節(jié),以實現(xiàn)程序間的優(yōu)勢互補。 3、系統(tǒng)界面及運行要求 3.1、系統(tǒng)運行要求 要使本系統(tǒng)能夠在計算機上很好的運行,計算機系統(tǒng)應(yīng)有如下的硬件和軟件配置: 3.1.1、硬件配置 (1)Pentium 133以上CPU; (2)32MB以上基本內(nèi)存(推薦64MB以上); (3)顯示16位以上增強色; (4)300MB以上硬盤空間。 3.1.2、軟件配置 (1)Windows9X或WindowsNT4.0及以上操作系統(tǒng); (2)AutoCAD2000或以上版本; (3)Access97或以上版本。 3.2、系統(tǒng)界面 如圖1所示,系統(tǒng)界面由標題欄、菜單欄、工具條、軟件運行區(qū)和狀態(tài)欄組成。 圖1 系統(tǒng)界面 4、系統(tǒng)的設(shè)計特點和設(shè)計技術(shù) 4.1、設(shè)計特點 (1)友好的用戶界面,操作方便。運行方式采用人機對話方式,在整個設(shè)計過程中貫穿交互式設(shè)計思想,采用對話框和菜單來傳達和處理信息,使設(shè)計者能更好地把握設(shè)計過程。 (2)數(shù)據(jù)量大,關(guān)系復(fù)雜。在水力設(shè)計過程中,涉及的參數(shù)較多,后續(xù)設(shè)計往往要用到前面的設(shè)計數(shù)據(jù),如繪制軸面投影圖需用到前面確定的葉輪基本參數(shù),繪軸面截線又需要用到軸面投影圖的具體數(shù)據(jù)等。自平衡多級泵http://www.zipingheng.com (3)大量的圖形信息處理。在實時運行過程中,有很多的圖形需要處理。既有中間位圖(.bmp)的保存,又有最終的向AutoCAD的圖形(.dwg)輸出。 (4)程序設(shè)計充分考慮了用戶的不同習(xí)慣,多處提供操作提示及向?qū)В翰僮魈崾究梢詭椭褂谜邷p少操作錯誤;操作向?qū)ё屖褂谜呶鍘熥酝?。幫助文件用戶可自行擴充,系統(tǒng)具有良好的可維護性。在考慮專業(yè)性的同時,盡量提高程序的通用性和實用性。 4.2、設(shè)計技術(shù) 4.2.1、交互技術(shù) 需要指出的是:CAD并不完全是設(shè)計自動化,CAD將人的主導(dǎo)性與創(chuàng)造性放在首要地位,同時充分發(fā)揮計算機的長處,使兩者有機結(jié)合起來。因而,為了給設(shè)計者提供設(shè)計經(jīng)驗的發(fā)揮空間,系統(tǒng)采用了一些人機交互的做法,以對話框和菜單的形式,建立人機信息交流的渠道。 4.2.2、模塊化技術(shù) 模塊化技術(shù)是設(shè)計CAD系統(tǒng)較普遍采用的方法。將系統(tǒng)劃分成各個功能模塊,然后分模塊進行設(shè)計,最后再合成一個系統(tǒng),既有利于系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和維護,也有利于系統(tǒng)的更新。 4.2.3、ActiveX Automation接口技術(shù) ActiveX Automation所提供的編程接口,使用戶很容易地使用各種ActiveX客戶編程語言(如VB、Delphi等)來定制AutoCAD。它可用于在 Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序操作AutoCAD中的對象,如在AntoCAD中建立視圖,指定和提取擴展數(shù)據(jù),向外設(shè)輸出圖形,為AutoCAD增加專業(yè)對象等。采用VB、Delphi等編程語言,可以實現(xiàn)Windows平臺上諸應(yīng)用程序的無縫連接,從而可以將所有程序都集成在統(tǒng)一的操作環(huán)境中。 4.2.4、數(shù)據(jù)庫技術(shù) 數(shù)據(jù)庫[3]中主要存放設(shè)計計算、繪圖及各類標準數(shù)據(jù)。建立這樣一個數(shù)據(jù)庫的目的就是為了減少甚至消除在計算機輔助設(shè)計中仍需人工查閱設(shè)計資料的現(xiàn)象;同時,將設(shè)計中的中間數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫中,減少數(shù)據(jù)輸出、輸入的次數(shù)。 5、功能模塊劃分及流程圖 5.1、水力設(shè)計模塊的功能模塊劃分 消防泵CAD系統(tǒng)的水力設(shè)計模塊由四部分子模塊組成: (1)基本參數(shù)確定模塊:包括泵的基本參數(shù)確定和葉輪的基本參數(shù)確定; (2)軸面流道設(shè)計模塊; (3)葉型繪制模塊; (4)木模圖繪制模塊。 各模塊之間的關(guān)系如圖2所示。 圖2 水力設(shè)計的功能模塊 5.2、水力設(shè)計流程圖 葉輪的水力設(shè)計流程圖如圖3所示。 6、結(jié)束語 消防泵水力CAD系統(tǒng)的開發(fā)具有很大的現(xiàn)實意義,實現(xiàn)了計算與繪圖準確、設(shè)計周期短、簡單直觀的效果,達到了預(yù)期的目的。利用成熟的CFD軟件進行流場分析和性能預(yù)測,在此基礎(chǔ)上進一步對水力設(shè)計方法進行完善和修正,這也是今后的研究重點和方向之一。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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