[发明专利]一种水平轴潮流能水轮机水动力性能试验平台及测试方法

摘要

本发明为一种水平轴潮流能水轮机水动力性能试验平台及测试方法，包括搭载平台1、立柱2、应变片3、叶轮4、扭矩转速测量仪5、增速器6、主轴7、发电机8、机舱9、电阻箱10、供电电源11、数据采集与分析处理系统12及PC机13，测量叶轮的能量利用率、主轴载荷、扭矩系数及推力系数等水平轴潮流能水轮机水动力性能关键参数。一种水平轴潮流能水轮机水动力性能试验平台结构简单，可靠性强，测试方法操作简便、精确度高且可控性强。本发明既可以为水平轴潮流能水轮机工程样机的设计提供参考，又可以为水平轴潮流能水轮机水动力性能CFD数值模拟和理论研究提供实验验证。

主权项

1.一种水平轴潮流能水轮机水动力性能试验平台测试方法，水平轴潮流能水轮机水动力性能试验平台包括搭载平台(1)、立柱(2)、应变片(3)、叶轮(4)、扭矩转速测量仪(5)、增速器(6)、主轴(7)、发电机(8)、机舱(9)、电阻箱(10)、供电电源(11)、数据采集与分析处理系统(12)及PC机(13)，工作环境为循环水槽；其特征在于：所述的搭载平台(1)为方钢框架结构，与循环水槽刚性活连接；立柱(2)为流线型椭圆柱，前后对称贴有两个应变片(3)，与机舱(9)刚性固连，连接搭载平台(1)和水轮机；叶轮(4)、扭矩转速测量仪(5)、增速器(6)、发电机(8)连接于主轴(7)上；扭矩转速测量仪(5)、增速器(6)、发电机(8)安放于机舱(9)之中；电阻箱(10)、供电电源(11)、数据采集与分析处理系统(12)及PC机(13)互联，放置于搭载平台(1)上；其特征在于：所述的测试方法的步骤为：(1)标定载荷测量，确定标定系数；(2)安装仪器设备；(3)在数据采集与分析处理系统(12)的软件中，新建测试工程、进行平衡、清零和记录；(4)开启循环水槽，设定水流速度为实验流速v；(5)利用电阻箱(10)来调节负载，待转速稳定之后，读出主轴(7)上扭矩转速测量仪(5)的扭矩Q和转速n，读出前后两个应变片(3)的应力σ₁,σ₂；(6)关闭循环水槽，卸下叶轮(4)；再打开循环水槽至实验速度v，读出应变片(3)的应力σ₁′,σ₂′；(7)测试结束，关闭循环水槽及其他仪器设备；(8)处理数据，计算能量利用率C_p、主轴载荷F_t、扭矩系数K及推力系数C_t；所述的步骤(1)具体为：前后立柱应变片(3)的标定通过滑轮组导向，通过悬挂标准砝码的悬挂法进行标定；扭矩转速测量仪(5)的扭矩采用固定直径的轮盘替换叶轮(4)，通过悬挂标准砝码的方法进行标定；转速、电流、电压信号通过标准输出进行标定。