本发明专利技术涉及一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，属于水利工程技术领域，包括上水箱、下水箱、进水口、用于平稳进水口水流的稳水机构、消涡发电机构、导墙、边墙、角度调节装置、能在三维空间内移动的支架；上水箱模拟不同水位、不同来流方向、不同进水口形式、不同流量大小下的漩涡，从下水箱引水，形成一个水循环系统。消涡发电机构上的消涡转轮由漩涡带动旋转；消涡转轮部位本身阻断了漩涡的流线，分散其流速分布，降低速度梯度，达到了消除吸气漩涡的效果。本发明专利技术所提出的消涡发电结构设计合理，适用性强，可以代替消涡梁等水工建筑物，削弱乃至隔绝气蚀漩涡；同时也能够高效利用水漩涡来带动漩涡转轮旋转，从而带动发电机发电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，属于水利工程
技术介绍
在水利工程中，水工建筑物的进水口出现立轴漩涡的现象很普遍，这是一种源于自由表面的流动现象，主要作用力是重力。在水工建筑物进水口、有压引水式进水口以及井式溢洪道等处，特别是在水位较低的情况下，其进水口前的漩涡问题显得尤为突出。对于大型电站，围堰挡水期低水位发电时期也存在常出现吸气漩涡的问题。这些漩涡的产生一方面会形成高速旋转水流，具有较大的能量；另一方面，漩涡在产生过程中很容易吸入空气，形成表面凹陷漩涡、间歇吸气漩涡和贯通吸气漩涡，若不加以控制，会造成严重的后果，对工程危害较大，如减少进流量、降低流量系数、引起机组或结构物的振动、降低机组效率等。尤其底部孔口如有水面漩涡，可减少泄流能力2/3，甚至达到80%，有洪水漫坝的危险。目前消除漩涡最简单且广泛采用的方法就是保证压力进水口前的淹没水深超过临界水深，合适的不吸气最小淹没水深即为临界水深。当进水口型式一定时，临界淹没水深值主要与弗汝德数、环量及雷诺数等有关。由于临界淹没水深的影响因素众多，其计算公式也很多，由于研究方式和进水条件不一样，得出的临界淹没水深公式差异很大。但单纯增加淹没水深来避免吸气漩涡对工程并不经济。此外，在实际工程中也常常单独设计建造消涡设施，其造价非常高，但在很多工程上效果并不如预期。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，不仅能够模拟在不同水位、不同来流方向、不同进水口形势、不同流量大小下的漩涡，通过调节消涡转轮的位置实现漩涡消涡，而且还能通过消涡转轮带动发电机工作实现发电，节约了能源。为达到上述目的，本专利技术提供一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，其特征在于，包括上水箱（1）、下水箱（2）、进水口（9）、用于平稳进水口（9）水流的稳水机构、消涡发电机构（7）、导墙、边墙（18）、角度调节装置、能在三维空间内移动的支架；所述上水箱（1）的顶壁上开设有一敞口，所述稳水机构设置在所述上水箱（1）中，所述稳水机构包括能让水流通过的孔；所述进水口（9）开设在所述上水箱（1）上，所述进水口（9）位于所述稳水机构的左侧；所述导墙设置在所述上水箱（1）内，所述导墙配合所述上水箱（1）形成一个四面侧壁与底壁密封的腔室，所述腔室的底壁上开设有一底孔（16），所述腔室位于所述稳水机构的右侧；所述导墙包括若干个等间距分布且可调节角度的叶片；所述边墙（18）设置在所述腔室内，所述边墙（18）的底端与所述腔室的底壁铰接，所述边墙（18）上开设有一侧孔（17）；所述边墙（18）的底边、侧边与所述腔室密封设置形成一个耳腔室，所述角度调节装置设置在所述耳腔室中，所述角度调节装置连接所述边墙（18），所述底孔（16）位于耳腔室外；所述底孔（16）、所述侧孔（17）均分别通过软管（19）连接所述下水箱（2），所述软管（19）上分别相对应地设置有底阀门（5）、侧阀门（4）；所述消涡发电机构（7）设置在所述支架上，所述支架设置在所述腔室的上方，所述消涡发电机构（7）包括消涡转轮（23）和转轴（24），所述转轴（24）的下端连接所述消涡转轮（23）。优先地，所述稳水机构包括多孔墙（12）和稳水格栅（13）；所述多孔墙（12）和所述稳水格栅（13）平行设置，所述多孔墙（12）和所述稳水格栅（13）的侧边、底边均与所述上水箱（1）的内壁密封连接，所述多孔墙（12）上开设有多行等间距排列的圆孔，所述稳水格栅（13）上开设有多个等间距排列的格栅。优先地，所述消涡发电机构（7）包括发电机（25），所述支架包括平移支架平台（27）和升降支架平台（8）；所述发电机（25）固定设置在所述升降支架平台（8）上，所述升降支架平台（8）滑动连接所述平移支架平台（27），所述平移支架平台（27）滑动连接所述腔室的顶壁；所述优先地，所述导墙包括导墙a（14）和导墙b（15）；所述导墙a（14）垂直于导墙b（15），所述导墙a（14）和所述导墙b（15）均包括多个等间距排列的叶片。优先地，所述角度调节装置包括液压杆（22）和液压装置（21）；所述液压杆（22）的一端连接所述液压装置（21），所述液压杆（22）的另一端连接铰接所述边墙（18）。优先地，还包括水泵消能装置（10）；所述水泵消能装置（10）设置在所述进水口（9）处；所述水泵消能装置（10）包括两个消能板；所述消能板上开设有多个圆孔，所述消能板的四角均设置有支脚，一个所述消能板固定设置在另一个所述消能板上。优先地，还包括溢流板（11）；所述溢流板（11）设置在所述上水箱（1）中且在所述稳水机构的左侧，所述溢流板（11）的侧壁滑动连接所述上水箱（1）、所述多孔墙（12）的侧壁形成一个泄洪室，所述泄洪室的底壁上设置有一泄水孔（26），所述进水口（9）位于所述泄洪室外。优先地，还包括水泵（3），所述下水箱（2）设置在所述上水箱（1）的下方，所述水泵（3）设置在所述下水箱（2）中，所述水泵（3）通过水管（6）连接所述进水口（9）。优先地，所述边墙（18）与所述腔室接触的边缘设置有橡胶。优先地，所述软管（19）的材质为塑料，所述转轴（24）的材质为不锈钢。本专利技术所达到的有益效果：（1）本专利技术装置通过模拟实际水利工程中的漩涡结构，在易生漩涡处通过消涡转轮有效地减小漩涡的高度和直径，起到削弱乃至隔绝气蚀漩涡的作用，使得相关领域的技术人员能够直观、立体的了解实际情况，消涡效果好，降低了工程的费用，一定程度上延长了下游电站水轮机的使用寿命，提高下游水电站的工作效率，（2）本专利技术专利所提出的消涡发电结构设计合理，适用性强，可以代替消涡梁等水工建筑物，通过漩涡带动消涡转轮转动吸收漩涡能量，从而加大进水口的过水能力。（3）本专利技术高效利用水漩涡来带动消涡转轮旋转，从而带动发电机发电，可用于给城市供电，产生一定的经济效益，符合可持续发展的理念。（4）从教学试验角度，本装置中的水循环系统和模拟漩涡发生装置可以模拟漩涡的生成，控制漩涡形态（底孔漩涡和侧孔漩涡），为今后利用漩涡或消涡试验提供了必要的条件。附图说明图1是本专利技术的结构图。图2是本专利技术的结构图。图3是本专利技术的正视图。图4是本专利技术的俯视图。图5是本专利技术中消涡发电机构的结构图。图6是本专利技术中边墙以及液压装置的示意图。图7是本专利技术中水泵消能装置的结构图。图8是本专利技术中角度可调的导墙的示意图。图9是本专利技术中当导墙a关闭而导墙b开启的示意图。图10是本专利技术中当导墙b关闭而导墙a开启的示意图。附图中标记含义，1-上水箱；2-下水箱；3-水泵；4-侧阀门；5-底阀门；6-水管；7-消涡发电机构；8-升降支架平台；9-进水口；10-消能板；11-溢流板；12-多孔墙；13-稳水格栅；14-导墙a；15-导墙b；16-底孔；17-侧孔；18-边墙；19-软管；20-橡胶；21-液压装置；22-液压杆；23-消涡转轮；24-转轴；25-发电机；26-泄水孔；27-平移支架平台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，包括上水箱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，其特征在于，包括上水箱（1）、下水箱（2）、进水口（9）、用于平稳进水口（9）水流的稳水机构、消涡发电机构（7）、导墙、边墙（18）、角度调节装置、能在三维空间内移动的支架；所述上水箱（1）的顶壁上开设有一敞口，所述稳水机构设置在所述上水箱（1）中，所述稳水机构包括能让水流通过的孔；所述进水口（9）开设在所述上水箱（1）上，所述进水口（9）位于所述稳水机构的左侧；所述导墙设置在所述上水箱（1）内，所述导墙配合所述上水箱（1）形成一个四面侧壁与底壁密封的腔室，所述腔室的底壁上开设有一底孔（16），所述腔室位于所述稳水机构的右侧；所述导墙包括若干个等间距分布且可调节角度的叶片；所述边墙（18）设置在所述腔室内，所述边墙（18）的底端与所述腔室的底壁铰接，所述边墙（18）上开设有一侧孔（17）；所述边墙（18）的底边、侧边与所述腔室密封设置形成一个耳腔室，所述角度调节装置设置在所述耳腔室中，所述角度调节装置连接所述边墙（18），所述底孔（16）位于耳腔室外；所述底孔（16）、所述侧孔（17）均分别通过软管（19）连接所述下水箱（2），所述软管（19）上分别相对应地设置有底阀门（5）、侧阀门（4）；所述消涡发电机构（7）设置在所述支架上，所述支架设置在所述腔室的上方，所述消涡发电机构（7）包括消涡转轮（23）和转轴（24），所述转轴（24）的下端连接所述消涡转轮（23）。...
【技术特征摘要】
1.一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，其特征在于，包括上水箱（1）、下水箱（2）、进水口（9）、用于平稳进水口（9）水流的稳水机构、消涡发电机构（7）、导墙、边墙（18）、角度调节装置、能在三维空间内移动的支架；所述上水箱（1）的顶壁上开设有一敞口，所述稳水机构设置在所述上水箱（1）中，所述稳水机构包括能让水流通过的孔；所述进水口（9）开设在所述上水箱（1）上，所述进水口（9）位于所述稳水机构的左侧；所述导墙设置在所述上水箱（1）内，所述导墙配合所述上水箱（1）形成一个四面侧壁与底壁密封的腔室，所述腔室的底壁上开设有一底孔（16），所述腔室位于所述稳水机构的右侧；所述导墙包括若干个等间距分布且可调节角度的叶片；所述边墙（18）设置在所述腔室内，所述边墙（18）的底端与所述腔室的底壁铰接，所述边墙（18）上开设有一侧孔（17）；所述边墙（18）的底边、侧边与所述腔室密封设置形成一个耳腔室，所述角度调节装置设置在所述耳腔室中，所述角度调节装置连接所述边墙（18），所述底孔（16）位于耳腔室外；所述底孔（16）、所述侧孔（17）均分别通过软管（19）连接所述下水箱（2），所述软管（19）上分别相对应地设置有底阀门（5）、侧阀门（4）；所述消涡发电机构（7）设置在所述支架上，所述支架设置在所述腔室的上方，所述消涡发电机构（7）包括消涡转轮（23）和转轴（24），所述转轴（24）的下端连接所述消涡转轮（23）。2.根据权利要求1所述的一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，其特征在于，所述稳水机构包括多孔墙（12）和稳水格栅（13）；所述多孔墙（12）和所述稳水格栅（13）平行设置，所述多孔墙（12）和所述稳水格栅（13）的侧边、底边均与所述上水箱（1）的内壁密封连接，所述多孔墙（12）上开设有多行等间距排列的圆孔，所述稳水格栅（13）上开设有多个等间距排列的格栅。3.根据权利要求1所述的一种集漩涡消涡和发电于一体的实验模拟装置，其特征在于，所述消涡发电机构（7）包括发电机（25），所述支架包括平移支架平台（27）和升降支架平台（8）；所述发电机（25）固定设...
【专利技术属性】
技术研发人员：林潮宁，陈斯煜，李同春，齐慧君，郭瑞，林川，宁昕扬，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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