[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、设置在支柱上的的固定舱、轮毂、叶片；所述轮毂包括轮毂上的的转动套，轮毂里的连杆滑块联动机构；其中转动套根部连接有棘轮，且在棘轮上设有与连杆连接的钢销，并在棘轮附近设有棘轮；叶片和转动套可拆装的；并在固定舱内设置扭矩仪及测力装置。本装置安装在开式水槽上，实验时，可通过改变其中一个叶片的来流角来通过连杆滑块联动的关系，来带动其它叶片同步改变来流角且可实现来流角在0°～90°任意角度的改变；还可改变通过转动套连接在轮毂上的叶片数目，可以比较真实地模拟水平轴潮流能水轮机在变浆和变叶片数目的情况下其水动力特性。

技术领域

本发明属于流体机械及水电工程设备技术领域，具体涉及一种水平轴潮流能水轮机。

背景技术

当今世界各国都把开发新能源放在重要位置，而海洋能作为一种可再生、无污染的能源，其开发和利用备受人们的青睐。其中潮流能做为海洋能的一种，具有蕴藏量大，可预测的特点。目前水平轴式潮流能水轮机因其安装维修简单、技术相对成熟、效率高的的特点，在潮流能开发利用中，被广泛采用。

水轮机在潮流的冲击作用下叶轮高速旋转，再通过传动机构带动发电机发电，最终实现潮流能的动能向电能的转化。水轮机叶轮作为水平轴潮流发电机组最为关键的部件之一，叶轮的结构参数(叶片数和来流角)对潮流能水轮机的水力特性起着重要的影响。对于潮流能水轮机的研究大多借鉴风机的研究，而两者的适用范围和运行条件存在较大不同，特别是水和空气之间的密度、粘性、可压缩性有着显著差异，故十分有必要对潮流能水轮机进行模型实验，总结叶片数和来流角对水轮机水力特性的影响，为以后潮流能水轮机的广泛应用打下实验基础。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于弥补现有技术的不足而提供一种带有棘轮结构的水平轴潮流能实验装置，本发明可实现各个来流角之间联动改变，确保各个来流角之间同步改变，且可实现来流角任意角度之间改变，方便进一步日后水平轴潮流能水轮机在实验模拟及实际安装运行中，最佳来流角和叶片数的研究和调整。

为实现上述目的，本发明提出了一种带有棘轮结构的潮流能水轮机实验装置，包括支柱、设置在支柱上的的固定舱、轮毂、叶片；所述轮毂包括轮毂上的的转动套，轮毂里的连杆滑块联动机构；其中转动套根部连接有棘轮，且在棘轮上设有与连杆连接的小圆柱及其定位销，并在棘轮附近设有棘轮；转动套和叶片根部都设计为方形，并在转动套上设有固定螺孔和固定螺栓，来固定叶片和转动套的连接；并在固定舱内设置扭矩仪及测力装置。

进一步，所述转动套，因装有棘轮的缘故只能单方向转动，其中潮流能水轮机叶片在具有一定来流角和水流的作用下，迫使叶片发生装动的方向为正方向，为保证水轮机来流角不发生变化，故水轮机的叶片及转动套只能反方向转动。

进一步，所述的棘轮结构为可拆卸型，可通过改变棘轮的与转动套棘轮的作用方式而使叶片改变可单方向转动的方向。

进一步,所述各个叶片的初始入流角应保证相同，即可通过反方向转动叶片根部齿轮来达到这一要求。

进一步，所述的连杆滑块联动可实现水轮机来流角在0°～90°。任意角度的改变。

进一步，所述的转动套上和叶片根部设计为方形，每个面上设置一处定位螺孔共计4处，且叶片根部也有对应的4处螺栓孔，用于叶片和转动套之间的连接固定。

进一步，所述的转动套位置共有8处，依次编号为1～8号，其中1、2、4、5、6、8号相邻位置处的轴心连线的角度均为60°，1、3、5、7号相邻位置处的轴心连线的角度均为90°。

所述的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)在需安装水轮机实验装置的的开式实验水槽中，在固定水深，改变来流流量的情况下，通过设置水流流速测量仪，进行流速率定，并应重点测量水轮机实验装置安装处的流场情况。