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水电站动力设备CAD第一讲绪论讲授内容:（１）计算机辅助设计系统的构成（２）ＣＡＤ常用的语言与平台（３）水电站动力设备ＣＡＤ的特点讲授时间：１学时讲授方式：课堂教学重点：水电站动力设备ＣＡＤ的特点与功能学习要求：对水电站动力设备ＣＡＤ形成初步认识学习本课程的目的与方法计算机计算方法专业设计桥梁ＣＡＤ基础本课程的主要内容：１）技术资料的计算机处理２）图形的计算机处理３）实用工程ＣＡＤ程序的设计本课程与ＡｕｔｏＣＡＤ的区别：ＡｕｔｏＣＡＤ：一种专用工程图设计工具本课程：针对水电站动力设备工程设计的实用技术与技巧。第一节：支持ＣＡＤ的必要硬件系统一、工程ＣＡＤ的功能要求１）技术资料的计算机处理２）计算与分析：常规计算、数值计算、逻辑分析３）图形的处理：技术资料中的图形处理工程图形的设计与绘制４）设计文件的形成：设计说明书、计算书等二、系统硬件１、主机：足够大的内存与较快的运算能力。2、输入设备：1）文字输入：键盘、手写、语音。2）图形输入：键盘、数字化仪、扫描仪等。3、输出设备：1）显示器（高分）、2）打印机、3）绘图仪。三、软件系统1、操作平台：dos,Windows\Unix等2、语言环境：QB、C、VB、Fortran等3、辅助软件：支持绘图仪、扫描仪、打印机的软件四、水电站动力设备CAD的特点1、复杂系统的设计：设备选择、计算、系统设计、设备设置等，过程复杂。2、不确定性：各种可能方案、人为因多。3、程序的智能化要求：设计思想——设计数学模型——程序。4、综合过程：设计方案拟定—设计计算—方案比较与评价—工程图绘制5、需要解决的问题1、大量技术资料的计算机处理：存取、引用。2、人的设计思想的程序化。3、通用、专用应用程序的设计。第二讲、技术资料的计算机处理本讲内容1）技术资料的种类及在工程中的应用。2）技术资料处理的原则3）文字型技术资料的处理讲授时间：2学时授课方式：课堂教学重点：技术资料处理原则学习要求：了解用计算机处理技术资料的基本思路。一、技术资料的种类及在工程中的应用1、文字型：用文字描述的技术资料：设计规程，设计方法说明、指令性文件。＿设计的重要依据．2、数表型：用表格形式表达的数据（数据资料）．来源于函数、统计（经验）、试验。设计依据（参数选择）。3、线图类：用曲线表达的技术资料（数据类）。来源于函数、统计（经验）、试验。设计依据（参数选择）。4、图形类：用图形描述的技术资料：如结构图（结构原理与尺寸）、系统图（如水电站水系统、电站住接线图等、系统元素构成、逻辑关系年）、5、图片类：用图派片描述的技术资料（照片、效果图、三维图形等，表达实物形貌、色彩及其视觉效果）。二、计算机处理技术资料的一般原则：适应不同目的有不同的处理方式１、（阅读）索引：原文录入，按章节、作者、页码、关键词检索。２、数据引用：按数据的函数关系输入，用检索或插值引用。三、文字型资料的计算机处理１、文字型资料例子：“发电机转子允许线速度与转子结构、材料的关系”：“发电机转子线速度Ｕｆ与转子材料与结构有关，A3钢板叠装的转子，Ｕｆ为１１０～１２０m/s.，高强度钢板叠装的转子，Ｕｆ可达１５５m/s.，整环装配或锻造的转子，Ｕｆ为１６０～１７０m/s.2、处理方法：找出数据函数关系—变为数表—按函数关系输入数表１）函数关系：Uf=(转子材料与结构）2）数表化：序号转子材料与结构T(I)线速度下限Uf1(I)线速度上限Uf2(I)123A3钢板T(1)高强度钢板T(2)整环钢板或锻造T(3)1101551601201551703)数组化T(I)=[1,2,3];Uf1(I)=[110,155,160];Uf1(2)=[120,155,170];4)数组输入计算机5）引用：给出T(I),检索Uf1(I),Uf2(I)其他例子：水轮机调节保证计算水轮机蜗壳压力上升允许值：水轮机蜗壳压力上升最大允许值：额定水头在40米以下时不得大于70%，额定水头在40~100米时不得大于50%，额定水头在100米以上时不得大于30%。处理方法：1、数表化水轮机水头H(m)蜗壳压力上升允许值△H/H(%)4040~100100=70=50=30水轮机水头下限H1(I)(m)水轮机水头上限H2(I)(m)蜗壳压力上升允许值DH(I)041101401007000.70.50.32、数组标准化3、数表输入计算机第二讲技术资料的计算机处理—数表、曲线的处理一、数表的处理1、数表的种类与特征种类：函数数表、经验数表、试验数表；特征1：规则数表、不规则数表。特征2：一维、二维、多维2、处理原则：便于储存、便于引用二、一维数表1、规则一维数表的处理定义：表达y=f(x)关系的数表形式：轴流式水轮机轴向水推力系数K与叶片数的关系：z145678K0.850.870.900.930.95处理方法1）用两个一位数组分别表示自变量余函数Z1(i)={4,5,6,7,8};K(i)={0.85,0.87,0.90,0.95,0.95};2）按照对应关系输入两个数组；3）引用：给定z1(i),检索K(I).2、不规则一维数表的处理（1）不规则数表：自变量或函数是一个区间的数表转轮直径D1(m)1.01.0~2.252.5~8.59.0导叶数目z012162432（2）处理法数表改造：转轮直径下限D11（I)01.02.59.0转轮直径上限D12(I)1.02.258.512.0导叶数目z0（I）12162432•用两个一维数组分别表示自变量的山下限，用两个一维数组表示函数D11[i]={0,1.0,2.5,9.0};D12[i]={1.0，2.25，8.5，12.0}；Z0[i]={12,16,24,32}；•按照对应关系输入三个数组；•引用：给定D1,用D11(i)D1D12(i)检索Z0(i)三、二维数表的处理1、规则二维数表的处理定义：表达z=f(x,y)关系的数表形式：η=f(Q11,n11)Q11n11700750800850600.800.820.840.83700.810.830.850.84规则二维数表的处理的处理法1）用两个一维数组分别表示两个字变量，一个二位数组表示数：Q11(i)—Q11；n11(J)—n11Em(I,j)—ηmQ11[]={700，750，800，850，900…．．．}；N11[]={60,70,……..};E11[][]={{0.80,0.82,0.84,0.83};{0.81,0.83,0.85,0.84},…};2)把三个数组Q11(i)、n11(J)、Em(I,j)按照对应关系输入计算机；3)引用：用二元插值计算法应用。2、不规则二维数表的处理不规则二维数表的形式水轮机转子估重公式：G=krDi2LtG-转子带轴重量（t)；Di-转子铁心外径；Lt-铁心长度；Kr=f(Di,n)发电机转速n(r/min)Di(m)Kr备注214~750150~240——=55~9——4.3~6.83.1~4.0——高速机组Di小kr取上限处理原则与方法原则：模拟人工方法，便于计算机输入输出。方法：根据Di和n所在范围确定kr步骤：1）数表标准化变换转速n铁心直径DiKr下限n1(i)上限n2(i)下限Di1(i)上限Di2(i)下限Kr1(i)上限Kr2(i)214750054.36.8150240593.14.02、把6个一位数组按对应关系输入计算机3、引用：以Di1(i)DiDi2(i)andn1(i)nn2(i)为条件检索kr的范围kr1(i)与kr2(i)用插值法确定kr:应用备注中高速机组Di小kr取上限地说明，用线性插值求取kr值，即认为kr与转速成正比：Kr=(kr2(i)-Kr1(i))/(n2(i)-n1(i)*(n-n1(i))+kr1(i)第三讲技术资料的计算机处理—曲线的处理*曲线的特征与处理原则1、曲线的种类与特征种类：函数曲线、经验曲线、试验曲线；特征1：不同维数的曲线：一元曲线、二元曲线（曲面）特征2：简单曲线、复杂曲线。2、处理原则：离散化（数字化）、便于存储，便于引用。一、一元曲线的处理1、曲线的离散与存储ii+11nyixi1)把曲线离散位n隔离散点：xi,yi2)用两个一维数组分别表示自变量余函数：3)X(I)—Xi；Y（I）—Yi4)查处个点X(I),Y(I)值,把数组X(I),Y(I)输入计算机。2、曲线的引用：用一元插值计算引用曲线，给定x,求y.二、二元曲线的离散处理1、二元曲线的特点：曲面的平面表示n11Q11η=f(Q11,n11)2、直接离散:在曲线上直接取点离散i=1i=2i=3J=1J=2J=3ηi,jni,jQi,j离散步骤：1）在曲线上直接取点离散2）等值线序号i=1,2,3,…m;点序j=1,2,3,….n3)坐标参数：用二维变量表示：ηi——η；Q11(I,j)—Q11；n11(I,j)—n11４）引用：用复杂的插值方法引用曲线。直接离散法的优缺点优点：保持图形几何特征，便于图形复原；缺点：插值计算复杂。2、间接里散法n11(j)Q11(I)ηi,j正交网格离散法1）用一正交网格覆盖曲线，用网格的节点离散曲线；2）用两个一维数组表示曲线坐标参数，用一个二维数组表示函数：Q11—Q11(I);n11—n11(J);EM(I,j)—ηi,j3）把三个数组输入计算机；4）用二元插值引用曲线优点：便于插值计算；缺点：失去曲线几何特征，曲线复原困难。非正交网格离散法Φ=-50Φ=00Φ=+50Φ=+100Q11(I,j)N11(j)ηi,j非正交网格离散法1）用一非正交网格覆盖曲线，用网格的节点离散曲线；2）用两个一维数组何一个二维数组表示曲线坐标参数，用一个二维数组表示函数：Q11—Q11(I，j);n11—n11(j);EM(I,j)—ηi,j3）把三个数组输入计算机；4）用二元插值引用曲线第四讲数据的计算机存取讲授内容：计算机数据存储的基本方法及程序设计讲授时间：2学时讲授方式：课堂教学重点：数据文件的操作学习要求：掌握数据存取程序的设计一、数据的作用及类型1、作用：为程序中的变量赋值。2、类型：数字、字符串（文字）、逻辑。3、数学特征：单数据、一维数组、二维数组、多维数组4、应用特征：1）公用数据：程序中不变更的数据，如、水轮机选型程序中的型谱参数。2）可替换数据：通用程序中针对不同情况要更换的数据，如水轮机特性曲线计算程序中的模型曲线参数。3）共享数据：不同程序共同使用的数据。例如，水轮机模型曲线参数可以在很多程序中用。二、数据的存放方式1、直接为变量赋值：a=2.5;intc=2000,intb[4]={1,2,3,4};——适用于少量数据。2、某些语言的读数据语句：如basuc:reada,b,c:data2,3,4——适用于各种数据，语言限制。3、键盘输入：basic:input“x”;x;C:scanf(“%d%f”;&a,&b);——少量会话数据。4、用数据文件方式存放数据存（写文件）：数据—计算机内存（变量）—磁盘文件取（读文件）：磁盘文件—计算机内存—（变量）——适用大量需要成块变更的数据，共享数据。三、数据存取的基本要求1、统一的数据结构形式：i=123……………..mJ=nJ=2J=1m=15;n=10Q11[]={300，400,500，…….1200};N11[]={60，70，80，……..120};E[][]={0.75,0.76,0.77….},{0.76,0.77.0.78},…};2、标准的接口：如上：m,n,Q11[i]，n11[j],E[i][j]3、可实现共享的数据表达方式：二进、八进、十六进等、ASCII码，ASCII码可供不同语言的程序调用。四、用文件方式存取数据的方法及程序设计C语言文件的操作：程序数据区:A(3,4)={{1,3,4,5},{5,6,7,8},{9,8,7,6}};输出文件缓冲区输入文件缓冲区磁盘文件基本指令1)文件指针变量：FILE*fp;