专利名称：一种垂直轴潮流发电机的导流装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种垂直轴潮流发电机(或称为垂直轴潮流水轮机、立轴式潮流水轮机)的 导流装置，特别涉及一种利用水流速度较低的河流或洋流水平方向流体动能发电的垂直轴潮 流水轮机的导流装置。该发明也可应用于风力发电装置。
背景技术：
到H前为止，为了降低垂直轴潮流发电机(或称为垂直轴潮流水轮机、立轴式潮流水轮 机)的启动流速，尽可能提高潮流能的利用效率，通常采用叶片角度联动调节或增加低速启 动装置。所谓叶片角度联动调节，就是采用齿轮组或类似装置将潮流水轮机转轮各叶片的迎 流角度调整至最佳，使得转轮叶片在任意旋转位置时都能相对旋转轴产生较大的扭矩，提高 水轮机的水力效率。该方法虽然可以改善潮流水轮机的性能、降低启动流速，但由于增加了 一套叶片角度的调节装置，使得整个发电装置机构复杂，可靠性变差，尤其不适合在恶劣的
运行环境中使用；而增加低速启动装置则使得潮流水轮机的结构复杂化，往往还对水轮机转 轮内的流动产生干涉，不利于提高水轮机的水力性能。由于潮流发电装置大都使用在海洋、 河流、溪流等现场无人值守的场合，向且很容易遭受自然界的各种灾害影响，所以需要考虑 发电装置的可靠性。另一方面，要提高潮流发电装置的能量利用效率，必须使得潮流水轮机 能够在尽可能低的流速下启动、发电。在哈尔滨工程大学学报2007年7月第28巻第7期屮， 哈尔滨工程大学的张亮等发表的文章《潮流水轮机导流罩的水动力设计》借鉴风力机扩散器 的原理提出过一种潮流水轮机导流罩，该技术仅靠过流断面面积变化来提高流速，效果有限。 因此，亟需找到一种适合于低流速启动、运行稳定性好的潮流发电导流装置。
发明内容
本发明的目的是提出一种垂直轴流体发电装置的导流装置，以使得垂直轴潮流水轮机可 以在较低的河流或洋流的流速下启动，进一步提高垂直轴潮流水轮机的能量利用效率，并改 善潮流水轮机的流体动力学性能。
本发明的技术方案如下 一种垂直轴潮流发电机的导流装置，包括导流装置入口 10,位于导流装置入口之后的收
縮段9，中间流道，扩散段6和导流装置出口 7，该导流装置相对于中心线对称布置，其特征
在于所述的中间流道由圆弧部分4和位于圆弧部分之后的直线部分5组成，所述导流装置
入口 10设有迎流面圆弧2，该迎流面圆弧位于以迎流面圆弧圆心1为原点的坐标系的第二象 限内，圆弧的起始角度为180°，终止角度为90。 110。；所述的导流装置还包括辅助流道3， 辅助流道的起始端位于所述坐标系第二象限的90°~120°范围内，辅助流道的末端与中间流道 直线部分5的末端相连接。本发明的技术特征还在于位于导流装置入口之后的收縮段的收縮角度(X为8-10。，位于 导流装置出口之前的扩散段的扩散角度(3为12-15°。
本发明的另一技术特征是所述的中间流道的圆弧部分4的进口宽度LQ1与中间流道的 直线部分5的宽度L02的比值为0.6~0.96。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及技术效果①流体从导流装置入口进入，经收 縮角度a为8-10°的收縮段加速后流过中间流道，使得潮流水轮机转轮叶片中心位置处的速度 加快。因此可以使潮流水轮机在河流或洋流速度较低时启动，有利于提高潮流水轮机的使用 效率。②为进'步提高潮流水轮机转轮叶片中心位置的流速，中间流道的前段采用了圆弧结 构，使得潮流水轮机转轮靠近导流装置入口的叶片接受更高流速的流体作用，有助于降低潮 流水轮机的启动流速。此外，中间流道的前段采用了圆弧结构，其宽度L(n与中间流道直线 部分宽度Lo2的比值为0.6 0.96，也有利于减小导流装置收縮段的角度。③在导流装置入口采 用迎流面圆弧结构，并在适当的角度处(相对于其圆心)设有幵口，通过辅助流道与中间流 道直线部分的后段连通，可降低潮流水轮机转轮后的压力，该压力与迎流面圆弧开口处的压 力基本相等，而根据圆柱绕流原理，迎流面圆弧开门处的压力是较低的，这样就使得中间流 道的前段与后段压差增大，促进中间流道的流速加快，并改善中间流道的流动。④采用扩散 角度(3为12-15。的扩散段来降低流速、恢复流体的压力至与潮流发电装置外围基本相同的流 速和压力水平，更有利于潮流水轮机在转轮下游获得稳定的流动。
图1为本发明一种垂直轴流体发电装置的导流装置的立体结构示意图。 图2为图1的俯视图。 图3为图1的左视图。 图4为图1的侧视图。
图中l一迎流面圆弧的圆心；2 —迎流面圆弧；3 —辅助流道；4一中间流道的圆弧部分； 5—中间流道的直线部分；6 —扩散段；7 —导流装置出口； 8 —潮流水轮机转轮放置位置；9
一收縮段；IO —导流装置入口。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的原理、结构及具体实施方式
作进一步的说明
图1为一种垂直轴流体发电装置的导流装置。该导流装置包括导流装置入口 10，依次位 于导流装置入口之后的收縮段9，中间流道，扩散段6和导流装置出口 7;所述的中间流道由
圆弧部分4和位于圆弧部分之后的直线部分5组成，该导流装置相对于中心线对称布置；所
述导流装置入口 10设有迎流面圆弧2，该迎流面圆弧位于以迎流面圆弧圆心1为原点的坐标 系的第二象限内，圆弧的起始角度为180°,终止角度为90。 110。；所述的导流装置还包括辅 助流道3，辅助流道的起始端位于所述坐标系第二象限的90。 120。范围内，辅助流道的末端与中间流道直线部分5的末端相连接。位于导流装置入口之后的收縮段的收縮角度a为8-10。, 位于导流装置出口之前的扩散段的扩散角度(3为12-15°。所述的中间流道的圆弧部分4的进 口宽度LQ1与中间流道的直线部分5的宽度LC2的比值为0.6~0.96。 导流装置的工作过程如下
本导流装置与垂直轴潮流发电水轮机按照图1位置安装固定在水上浮台或特制的船舶下 方，当流休由导流装置入口 IO进入潮流发电装置，经过收縮段9，中间流道的圆弧部分4和 中间流道的直线部分5时，断面面积逐渐收缩，其流动速度逐渐增大，并与设置在潮流水轮 机转轮中心位置8处的潮流水轮机转轮的叶片发生作用，将部分动能传递至潮流水轮机。其 中收縮段9的收縮角度a为8-10°，中间流道的圆弧部分4的进口宽度L(n与中间流道的直线 部分5的宽度Lo2的比值为0.6~0.96，以防止过流断面面积变化过大，影响下游流动状态。
为保证潮流水轮机转轮下游具有较稳定的流动状态，使潮流水轮机获得稳定的运行状态， 在中间流道的直线部分5的下游设有扩散段6，扩散角度卩为12-15°,使得到达导流装置出 口7附近的流体具有与发电装置外围流体基本相同的速度和静压。肉此，通过潮流水轮机转 轮后的流体经扩散段6时流速逐渐下降，静压逐渐恢复至与外围流休基本相同的参数水平。
流体在通过由导流装置入口 10，收缩段9，中间流道，扩散段6，以及导流装置出口7 组成的主流道的同时，有少量的流体在辅助流道3中流动。根据圆柱绕流的压力分布规律， 在迎流面圆弧2与收縮段9相交的前端具有较高的静压，而在辅助流道在迎流面圆弧的开口 处的静压较低。由于中间流道的直线部分5的末端部分的静压高于辅助流道在迎流面圆弧的 开口处的静压，将对中间流道的直线部分5附近的流体产生抽吸作用，扩大在潮流水轮机转 轮叶片中心位置8前后的压差，促进流体进一步加速，并改善流体的流态。
权利要求
1、一种垂直轴潮流发电机的导流装置，包括导流装置入口(10)，位于导流装置入口之后的收缩段(9)，中间流道，扩散段(6)和导流装置出口(7)，该导流装置相对于中心线对称布置，其特征在于所述的中间流道由圆弧部分(4)和位于圆弧部分之后的直线部分(5)组成，所述导流装置入口(10)设有迎流面圆弧(2)，该迎流面圆弧位于以迎流面圆弧圆心(1)为原点的坐标系的第二象限内，圆弧的起始角度为180°，终止角度为90°～110°；所述的导流装置还包括辅助流道(3)，辅助流道的起始端位于所述坐标系第二象限的90°～120°范围内，辅助流道的末端与中间流道直线部分(5)的末端相连接。
2、 按照权利要求1所述的一种垂直轴潮流发电机的导流装置，其特征还在于位于导流 装置入口之后的收縮段的收縮角度a为8-10°，位于导流装置出n之前的扩散段的扩散角度(3 为12-15。。
3、 按照权利要求1或2所述的一种垂直轴潮流发电机的导流装置，其特征还在T:所述 的中间流道的圆弧部分(4)的进口宽度L(H与中间流道的直线部分(5)的宽度Lo2的比值 为0.6~0.96。
全文摘要
一种垂直轴潮流发电机的导流装置，涉及一种利用水流速度较低的河流或洋流的能量发电的垂直轴潮流水轮机的导流装置。本发明的技术特点是由导流装置入口，收缩段，中间流道，扩散段，以及导流装置出口组成主流道。流体在通过收缩段和中间流道的前段时加速，从中间流道的末端至导流装置出口流速降低，压力恢复。这样使得流体在经过转轮位置时具有较高的流速，便于提高水能的利用效率，并且在转轮的下游恢复稳定的流动状态。本装置还设有辅助流道，使导流装置入口迎流面圆弧低压处与中间流道末端的开口相连通，该结构将对中间流道的流体产生抽吸作用，扩大转轮位置前后的压差，促进流体进一步加速，并改善流体的流态。
文档编号F03B13/26GK101319648SQ200810116149
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者刘树红, 吴振宇, 鑫 王, 罗先武, 许洪元 申请人:清华大学;浙江清华长三角研究院