[发明专利]一种水平轴潮流能水轮机实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种水平轴潮流能水轮机实验装置及其实验方法，包括支柱、固定在支柱顶端的固定舱以及通过连接轴安装在固定舱端部的叶轮，所述叶轮包括叶片、滑块以及通过连接轴贯穿轴线进行连接的叶轮前盘和叶轮后盘，所述叶轮前盘和叶轮后盘相对的端面上设有对应的周向轨道，滑块在端面之间的缝隙中沿轨道滑动，且所述连接轴在缝隙中的周向表面上设有定位孔；所述叶片的根部设有固定轴，滑块沿径向贯穿有供固定轴插入的滑动孔，叶片通过滑块滑动到定位孔的位置，固定轴穿过滑块的滑动孔嵌入定位孔。本装置安装在开式水槽上，实验时，通过改变安装在叶轮上的叶片数量和旋转叶片改变来流角，可以比较真实地模拟水平轴潮流能水轮机叶片数量和来流角对水轮机水动力特性的影响，结构简单，减少实验成本。

技术领域

本发明涉及一种水轮机，具体涉及一种水平轴潮流能水轮机。

背景技术

潮流能是一种清洁、能量巨大、可再生和可预测的能源，其合理开发和利用对缓解能源危机和改善环境污染问题具有重大意义。水平轴式潮流能水轮机安装简单、造价低及效率高，使其在潮流能获取上得到了更多的应用。

水轮机在潮流水力驱动下将潮流动能转换为电能，其发电量与潮流能水轮机水力特性息息相关，而潮流能水轮机结构参数(叶片数和来流角)对潮流能水轮机水力特性有很大影响。目前水平轴潮流能水轮机结构参数(叶片数和来流角)对水轮机水力性能的影响评估主要借鉴风力机设计经验，但由于空气和水这两种介质不同，粘性和可压缩性的差别对水动力性能的影响无法达到准确验证，因此通过水平轴水轮机室内模型试验，总结叶片数和来流角对水轮机性能的影响规律，提高水轮机对潮流能量利用率是必要的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种便于观察叶片数和来流角对水轮机性能影响的水平轴潮流能水轮机实验装置。

技术方案：本发明提供了一种水平轴潮流能水轮机实验装置，包括支柱、固定在支柱顶端的固定舱以及通过连接轴安装在固定舱端部的叶轮，所述叶轮包括叶片、滑块以及通过连接轴贯穿轴线进行连接的叶轮前盘和叶轮后盘，所述叶轮前盘和叶轮后盘相对的端面上设有对应的周向轨道，滑块在端面之间的缝隙中沿轨道滑动，且所述连接轴在缝隙中的周向表面上设有定位孔；所述叶片的根部设有固定轴，滑块沿径向贯穿有供固定轴穿过的滑动孔，叶片通过滑块滑动到定位孔的位置，固定轴穿过滑块的滑动孔嵌入定位孔。

进一步，所述固定轴与滑块的滑动孔为螺纹配合。

进一步，所述定位孔的数量为12个，相邻两个定位孔之间与轴心连线的角度依次为60°、12°、18°、30°、24°、36°、36°、24°、30°、18°、12°、60°。

进一步，所述固定轴与定位孔为螺纹配合。

进一步，在所述叶轮后盘上对应定位孔的位置处开设有轴向贯通的固定螺纹孔，止推螺母旋进所述固定螺纹孔固定叶片。

进一步，所述旋转轴通过径向轴承插入并安装在固定舱中。

一种水平轴潮流能水轮机实验装置的实验方法，包括以下步骤：

(1)将水轮机实验装置安装在开式水槽底部，并在水轮机前方布置水流流速测量仪探测水流流速大小，在水轮机上方布置光电传感器，并将水轮机中某一支叶片涂黑，观测水轮机的旋转速度；

(2)选取叶片的数量并将其插入滑块的滑动孔中，滑块在轨道中滑动，滑动到相应定位孔的位置使得叶片沿一周均匀分布后，停止滑动；

(3)旋转叶片，使得叶片根部的固定轴和滑动孔和连接轴上的定位孔通过螺纹连接，根据旋转深度的不同，调整叶片来流角，从而得到叶片来流角对水轮机启动流速的影响；

(4)分别安装不同数量的叶片并采用同样的来流角，重复以上步骤，从而得到在不同流速下不同叶片个数对水轮机转速的影响。