[发明专利]一种水轮机尾流场特性自动测试系统

说明书

本发明所公开的一种水轮机尾流场特性自动测试系统，包括实验水池和位于实验水池的水面上方的尾流场特性测试单元，实验水池用于容纳测试水轮机尾流场特性的水，测试时水轮机置于水池的水中，且尾流场特性测试单元位于水轮机后方区域水面的上面。利用尾流场特性测试单元的纵向平移驱动机构、横向平移驱动机构和垂直升降驱动机构相互配合联动，以驱动探测体进行探测数据并保存，从而达到高精度自动化水轮机尾流场探测的技术效果。

技术领域

本发明涉及一种水轮机测试的技术领域，尤其是一种水轮机尾流场特性自动测试系统。

背景技术

水轮机在潮流能开放利用，以及渔场减流防护等方面，都具有较为广泛的应用。在潮流能开放利用方面，发展阵列式的海洋潮流能电站已成为工程应用发展趋势，上游水轮机产生尾流场效应，影响下游水轮机性能，急需开展水轮机尾流场测试研究，助力潮流能水轮机尾流效应的发生机理、表现形式和发展过程的研究，促进潮流能水轮机理论设计应用、水轮机性能预报、水轮机阵列的布局优化。

在渔场减流防护方面，水流机尾流场存在减流效应，特别是阻力型水轮机，减流效应更为明显。测试水轮机尾流场特征数据，研究水轮机流速衰减效应产生机理、尾流场表现形式及演变过程，将有助于水轮机尾流场减流效应机理的研究，促使渔场防护的基础研究成果走向工程应用。

采用多普勒点式流速仪测量尾流场特征，多普勒点式流速可以精准的测得对应测量点的各项流速数据，但水轮机尾流场是三维立体空间场，需要将三维空间细分成各个测量截面及相应的测量点，测量点越多，越能准确地测量三维空间整体的流场特征。如采用试验人员手动调节点式流速仪的位置进行测量，由此很难保证位置的准确性，将极大影响整体尾流场的测量效率及数据准确度。

针对以上问题，同时考虑水轮机对尾流场影响区域长度较长的问题，以及测试装置可以适用于不同尺寸测试水槽的问题，创新设计一种具备较大行程的、横向安装支架可调节的水轮机尾流场自动测试装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种水轮机尾流场特性自动测试系统，具体方式如下。

本发明所设计的一种水轮机尾流场特性自动测试系统，包括：

实验水池，用于容纳测试水轮机尾流场特性的水；

位于实验水池的水面上方的尾流场特性测试单元，其包括纵向平移驱动机构、横向平移驱动机构、垂直升降驱动机构、以及用于尾流场探测的探测装置，探测装置安装于垂直升降驱动机构上，横向平移驱动机构包括可改变长度的伸缩轨道、横向位移调节机构、纵向位移调节机构、主动同步带轮、从动同步带轮、张紧轮、同步带、导向架和行走装置，纵向位移调节机构和导向架均呈纵向安装于伸缩轨道的一端，横向位移调节机构安装于伸缩轨道的另一端，主动同步带轮通过转轴旋转式安装于伸缩轨道的一端，导向架上固定有第一驱动电机，第一驱动电机的转轴与主动同步带轮的转轴固定相连，导向架的纵向导向槽内设置有导向滚轮，导向滚轮上安装有轴体，张紧轮旋转式安装于轴体上，轴体与纵向位移调节机构的调节滑块固定相连，从动同步带轮通过转轴旋转式安装于横向位移调节机构的调节滑块上，同步带张紧于主动同步带轮、从动同步带轮和张紧轮上，行走装置上的滑移导向部安装于伸缩轨道上，垂直升降驱动机构安装于行走装置上；

当纵向平移驱动机构驱使横向平移驱动机构位移至水轮机后方，使探测装置位于水轮机后方，垂直升降驱动机构驱动探测装置下降，使得探测装置的探测体置于水轮机后方区域的水中，并利用纵向平移驱动机构、横向平移驱动机构和垂直升降驱动机构相互配合联动，以驱动探测体对经过水轮机的尾流场区域中多个测量位截面作多点位测试得到第一流场特性、以及对未经过水轮机的流场区域中多个测量位截面作多点位测试得到第二流场特性，第一流场特性与第二流场特性对比以判断得出经过水轮机的尾流场区域流场特性是否符合预设标准。

作为优选，伸缩轨道包括第一伸缩体和第二伸缩体；第一伸缩体的第一管体与第二伸缩体的第二管体相套合设置，并且相互之间通过斜面衔接；横向位移调节机构安装于第一伸缩体的第一管体上，纵向位移调节机构安装于第二伸缩体的第二管体上。