[发明专利]一种水平轴潮流能水轮机实验辅助器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种水平轴潮流能水轮机实验辅助器及其使用方法，属于水轮机实验辅助设备领域，一种水平轴潮流能水轮机实验辅助器及其使用方法，可以通过对比刻度和延伸比照线以及初始导向槽和初始定块的共同作用下，在控制每次叶片旋入定位孔的初始位置一致的情况下，控制多级杆转动的角度保持一致，进而有效降低每个叶片根部旋入定位孔的深度的误差，从而提高实验的准确性，同时在软定位双动变层的作用下，在水流冲击下，能够在螺旋凸起条之间形成隐性卡块，限制多级杆的转动，并且实验水流越快，隐性卡块对于多级杆的限位锁紧的效果越好，从而有效确保来流角在整个实验过程中不会变大或变小，提高实验数据的准确度。

技术领域

本发明涉及水轮机实验辅助设备领域，更具体地说，涉及一种水平轴潮流能水轮机实验辅助器及其使用方法。

背景技术

潮流能是可利用的可再生能源，在能源紧缺和环境恶化双重压力下，潮流能已成为能源开发技术领域最为活跃的分支。潮流能水轮机是潮流发电系统的核心组成部分，根据其结构运行的情况，潮流能水轮机可分为水平轴和垂直轴两类。

潮流能水轮机与传统水力发电站水轮机的工作原理不同，是一种无压降或低水头的水轮机，与风力机的基本原理相近，将流体动能转换为机械能，有着“水下风车”之称。叶片是水轮机的核心部件，叶片的型线(行业内简称为叶型)、叶片的外形结构、表面粗糙度和材料特性等直接影响着水轮机的水力性能。为了开发研究适合潮流能水轮机的叶片，实验研究工作是十分基本和必要的，仍是现有的理论分析和数值计算方法所无法替代的。

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。

申请号为CN201710055422.2的中国发明专利公开了《一种水平轴潮流能水轮机实验装置及其实验方法》，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。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。

但是由于来流角的调节是通过旋转使得叶片根部嵌入定位孔的深度来实现的，但是这种方式，人为在旋转控制嵌入深度时，误差较大，不能保证每个叶片的嵌入深度均一致，使得每个叶片的来流角存在差异，导致实验结果准确性受到影响，同时，在实验时，水流会对叶片产生冲击力，若水流方向与叶片旋转进定位孔的方向一致，则易导致叶片根部嵌入定位孔的深度逐渐加深，若水流方向与叶片旋转进定位孔的方向相反，则容易导致，叶片根部嵌入定位孔的深度逐渐变浅，使得实验过程中来流角会发生变化，进一步影响实验数据的准确性。

发明内容

1.要解决的技术问题