一种波瓣式导管潮流涡轮及其设计方法技术

一种波瓣式导管潮流涡轮，由导管与涡轮叶轮组成，涡轮效率能够达到100%以上。导管由扩张段与工作段两段组成，工作段为直管，扩张段为波瓣型管道。水平轴涡轮叶轮置于工作段中间附近位置。本发明专利技术给出了导管几何曲面的造型方法，以及相匹配的涡轮叶轮叶片弦长与螺距角设计方法。具体的设计步骤为：首先根据设计功率要求计算得到涡轮半径，即工作段内壁半径；然后选定导管几何曲面造型的若干系数，得到波瓣式导管的三维曲面坐标；接下来根据选用的翼型的设计攻角与升力系数，并选取适当的涡轮叶片数目及涡轮转速，得到涡轮叶片弦长与螺距角沿叶片长度方向的分布。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种波瓣式导管潮流水平轴涡轮，其特征在于由导管与涡轮叶轮组成，导管由工作段与扩张段两段组成，工作段为直管，扩张段为波瓣型管道；定义导管扩张段长度为L，工作段长度为Ld，内壁半径为rd，壁厚为t；工作段长度与内壁半径存在关系Ld=αL??rd，壁厚与内壁半径之间存在关系?t=αt?rd，内壁半径根据设计功率P及潮流速度v∞确定，可以表示为rd=αP?；导管三维几何坐标可表示为：x(z,θ)=r(z,θ)?cosθ，y(z,θ)=r(z,θ)?sinθ，式中θ为不同轴向位置截面上的角坐标，取值范围为0~2π，z为轴向坐标，取值范围为0~L，r(z,θ)为不同轴向坐标及角坐标下的半径，其表达式为r(z,θ)={rmin(z)+[rmax(z)?rmin(z)]??[0.5+0.5sin(NL?θ)]}，式中NL为波瓣数目，为整数，rmin(z)、rmax(z)分别为不同轴向位置上波瓣形截面的最小半径与最大半径，其表达式为rmin(z)=?rd+(rw,min?rd)?(z/L)3，rmax(z)=?rd+(rw,max?rd)?(z/L)3，式中rw,min与rw,max分别为波瓣导管出口的最小半径与最大半径，rd、rw,min、rw,max三者之间满足关系rw,min=αmin?rd，rw,max=αmax?rd；涡轮设计：涡轮叶轮位于工作段中部，叶轮中心至工作段两端的距离分别为L1、L2，L1、L2与rd之间满足关系L1>α1?rd、L2>α2?rd，涡轮叶轮单个叶片的水动力设计参数包括弦长c(h)与螺距角β(h)沿叶片长度h的变化曲线，h定义为该位置距离叶轮轴线的长度，其中,式中B为叶轮的叶片数目，CL为所选构成叶片的翼型的升力系数，λ为叶轮的设计速比，表示为λ=ω?rd/v∞，式中ω为叶轮转速，ηEk为涡轮的动能转化率，ηFP为导管的流通率，螺距角β(h)=arctan[ω?h/(v∞?ηFP)]?AOA，式中AOA为所选构成叶片的翼型的攻角。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周军伟，王大政，
申请(专利权)人：周军伟，王大政，
类型：发明
国别省市：