CN117569982A - 全向导涵叶轮机 - Google Patents
全向导涵叶轮机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117569982A CN117569982A CN202311673163.1A CN202311673163A CN117569982A CN 117569982 A CN117569982 A CN 117569982A CN 202311673163 A CN202311673163 A CN 202311673163A CN 117569982 A CN117569982 A CN 117569982A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power area
- culvert
- spiral
- negative power
- positive power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
- F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0436—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
- F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
- F03D3/0463—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor with converging inlets, i.e. the shield intercepting an area greater than the effective rotor area
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
- F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
- F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全向导涵叶轮机，包括螺型导流涵道，螺型导流涵道内腔设有与核心轴连接的弹性叶轮，螺型导流涵道与核心轴转动配合；螺型导流涵道内腔分为正功区和负功区，螺型导流涵道前后两侧分别设有喇叭口和主导流板，喇叭口朝向所述正功区，螺型导流涵道上位于正功区的一侧设有正功区出风口，螺型导流涵道上位于负功区的一侧设有负功区开口，正功区出风口和负功区开口分别位于主导流板前端的两侧。本发明提供的全向导涵叶轮机，能实现更高能量转化效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及叶轮机领域，尤其涉及一种全向导涵叶轮机。
背景技术
涵盖专利2021110129269、2021110128976等专利技术的“海能驱航”项目已在中山大学通过仿真数理研究。该项目的研究为“海洋氢能半潜船”的低成本海上移动载体平台提供了技术支撑。
涵盖专利2021108861066、2021110153959、2021108875302、2021108875302等技术的“海波能发电”项目已在上海交通大学通过仿真数理研究。该项目的研究为“海洋氢能半潜船”的高效收集海洋能量并转化为电能提供了技术支撑。
“海洋氢能半潜船”需要实现以下功能：
1)能够科学搭载相关相关先进的能量收集设备和能量转化设备。
2)船舶具有良好的稳定性和在中低速条件下的适航性。
3)在低速航行和停泊时均能良好的对海洋能量进行收集。
4)能够高效产氢和对其压缩储存。
5)在多个能量转换环节实现节能增效。
基于在“海洋氢能半潜船”上，对风能的收集空间有限，需要研发一个在有限空间内最大限度收集风能且对船舶稳定影响极小的风能收集设备，全向导涵叶轮机由此而研发。
发明内容
本发明的目的是提供能解决上述技术问题的全向导涵叶轮机。
为实现上述目的，本发明提供一种全向导涵叶轮机，包括螺型导流涵道，螺型导流涵道内腔设有与核心轴连接的弹性叶轮，螺型导流涵道与核心轴转动配合；螺型导流涵道内腔分为正功区和负功区，螺型导流涵道前后两侧分别设有喇叭口和主导流板，喇叭口朝向所述正功区，螺型导流涵道上位于正功区的一侧设有正功区出风口，螺型导流涵道上位于负功区的一侧设有负功区开口，正功区出风口和负功区开口分别位于主导流板前端的两侧。
进一步的，所述螺型导流涵道上设有正功区挡板和负功区挡板，正功区挡板和负功区挡板两者之间呈夹角且构成所述喇叭口；负功区挡板沿迎风方向位于负功区开口的正前方。
更进一步的，所述弹性叶轮的叶片为弹性材质；弹性叶轮的叶片截面呈弯曲状。
更进一步的，所述主导流板的末端设有尾翼。
更进一步的，所述螺型导流涵道的壁体上包括两块相对布置的端盖板，端盖板上设有卡固端板，卡固端板上设有核心轴孔，所述核心轴穿过核心轴孔；卡固端板内外两侧均连接有连接转盘，核心轴上连接有支撑环，每组支撑环与连接转盘同轴线布置且两者之间夹有滚珠。
有益效果
与现有技术相比，本发明的全向导涵叶轮机的优点为：
1、螺型导流涵道可以导向正对气流，喇叭口可以增大收集气流面积，同时将气流导向弹性叶轮的正功区。弹性叶轮由于弹性叶在正功区微张而受风面会增大，而在负功区微缩引起受风面会减小，因此会有提高能量转化率的效果，从而实现在有限的空间内可最大限度地提高收集效能的目的。
2、该全向导涵叶轮机可以横向、竖向、斜向灵活布置，适用于多种场合。
3、该全向导涵叶轮机应用在“海洋氢能半潜船”上时，很好的实现了紧凑、高效、对船体稳定影响小的需求。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为全向导涵叶轮机的俯视剖视图；
图2为全向导涵叶轮机的俯视图；
图3为全向导涵叶轮机的主视图；
图4为全向导涵叶轮机的主视剖视图；
图5为图4的局部放大图；
图6为螺型导流涵道的俯视图；
图7为有导涵叶轮运行原理图；
图8为无导涵叶轮运行原理图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1至图8所示，一种全向导涵叶轮机1，包括螺型导流涵道11，螺型导流涵道11内腔设有与核心轴12连接的弹性叶轮15，螺型导流涵道11与核心轴12转动配合。螺型导流涵道11内腔分为正功区和负功区，螺型导流涵道11前后两侧分别设有喇叭口113和主导流板118，喇叭口113朝向正功区，螺型导流涵道11上位于正功区的一侧设有正功区出风口119，螺型导流涵道11上位于负功区的一侧设有负功区开口110，正功区出风口119和负功区开口110分别位于主导流板118前端的两侧。
本实施例中，核心轴12的轴线与主导流板118基本位于同一平面上。
螺型导流涵道11上设有正功区挡板111和负功区挡板112，正功区挡板111和负功区挡板112两者之间呈夹角且构成喇叭口113。负功区挡板112沿迎风方向位于负功区开口110的正前方。
弹性叶轮15的叶片为弹性材质。弹性叶轮15的叶片截面呈弯曲状。
主导流板118的末端设有尾翼117。尾翼117呈燕尾状。风吹在螺型导流涵道11上时，由于主导流板118和尾翼117的作用，螺型导流涵道11旋转至主导流板118基本与风的横向移动路径基本一致，此时，风就能从喇叭口113进入螺型导流涵道11并作用在弹性叶轮15上使其转动。
螺型导流涵道11的壁体上包括两块相对布置的端盖板114，端盖板114上设有卡固端板116，卡固端板116上设有核心轴孔115，核心轴12穿过核心轴孔115。卡固端板116内外两侧均连接有连接转盘13，核心轴12上连接有支撑环14，每组支撑环14与连接转盘13同轴线布置且两者之间夹有滚珠16。当核心轴12转动时，带动支撑环14相对连接转盘13转动，通过滚珠16可减少转动阻力。
螺型导流涵道11可以导向正对气流，喇叭口113可以增大收集气流面积，同时将气流导向弹性叶轮15的正功区。气流作用在弹性叶轮15后，并从正功区出风口119和负功区开口110处流出。设置负功区开口110可增加排气顺畅度，减少正功区的阻力。弹性叶轮15由于弹性叶在正功区受风面会增大，而在负功区受风面会减小，因此会有提高功效能量转化率的效果，从而实现在有限的空间内可最大限度地提高收集效能的目的。
核心轴12一端为动力输出端121，螺型导流涵道11两侧的核心轴12上均连接有轴承。输出端121可与发电设备联动。
1、与普通叶轮效能对比：
设来风能量为q/m2，叶轮直径D相同，全向导涵口宽1.2D。
1)全向导涵叶轮机效能Q1：
Q1＝1.2*0.8*q＝0.96q
其中：1.2为导涵口正功区迎风系数，0.8为转化效率。
2)普通叶轮效能Q2：
Q2＝0.6*0.7*q-0.4*0.2q＝0.34q
其中：0.6为正功区迎风系数，0.7为转化效率；0.4为负功区迎风系数，0.2为转化效率。
因此全向导涵叶轮机效能是普通叶轮效能的3倍左右。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (3)
1.一种全向导涵叶轮机，其特征在于，包括螺型导流涵道(11)，螺型导流涵道(11)内腔设有与核心轴(12)连接的弹性叶轮(15)，螺型导流涵道(11)与核心轴(12)转动配合；螺型导流涵道(11)内腔分为正功区和负功区，螺型导流涵道(11)前后两侧分别设有喇叭口(113)和主导流板(118)，喇叭口(113)朝向所述正功区，螺型导流涵道(11)上位于正功区的一侧设有正功区出风口(119)，螺型导流涵道(11)上位于负功区的一侧设有负功区开口(110)，正功区出风口(119)和负功区开口(110)分别位于主导流板(118)前端的两侧；所述弹性叶轮(15)的叶片为弹性材质；弹性叶轮(15)的叶片截面呈弯曲状；所述主导流板(118)的末端设有尾翼(117)。
2.根据权利要求1所述的一种全向导涵叶轮机，其特征在于，所述螺型导流涵道(11)上设有正功区挡板(111)和负功区挡板(112)，正功区挡板(111)和负功区挡板(112)两者之间呈夹角且构成所述喇叭口(113)；负功区挡板(112)沿迎风方向位于负功区开口(110)的正前方。
3.根据权利要求1所述的一种全向导涵叶轮机，其特征在于，所述螺型导流涵道(11)的壁体上包括两块相对布置的端盖板(114)，端盖板(114)上设有卡固端板(116)，卡固端板(116)上设有核心轴孔(115)，所述核心轴(12)穿过核心轴孔(115)；卡固端板(116)内外两侧均连接有连接转盘(13)，核心轴(12)上连接有支撑环(14)，每组支撑环(14)与连接转盘(13)同轴线布置且两者之间夹有滚珠(16)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311673163.1A CN117569982A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 全向导涵叶轮机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311673163.1A CN117569982A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 全向导涵叶轮机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117569982A true CN117569982A (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=89893791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311673163.1A Pending CN117569982A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 全向导涵叶轮机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117569982A (zh) |
-
2023
- 2023-12-07 CN CN202311673163.1A patent/CN117569982A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8362631B2 (en) | Marine energy hybrid | |
| JP6257617B2 (ja) | 流れ制御付き垂直軸風車および水車 | |
| US8358026B2 (en) | Wave energy turbine for oscillating water column systems | |
| US8801359B2 (en) | System and method for extracting power from fluid using a Tesla-type bladeless turbine | |
| US7471009B2 (en) | Underwater ducted turbine | |
| JPS61116076A (ja) | 水車 | |
| WO1980000473A1 (en) | Free flowing fluid power converter and method | |
| AU2002328217A1 (en) | Underwater ducted turbine | |
| CN102893023A (zh) | 利用风切叶片减少旋转阻力的水风车 | |
| JP6168269B2 (ja) | 流体機械および流体プラント | |
| JP2012514158A (ja) | 原動機 | |
| CN216554193U (zh) | 一种用于海洋平台/岛礁噬风吞浪发电装置的导流壳体 | |
| CN215907989U (zh) | 一种建造于围垦滩涂闸口的潮汐发电装置 | |
| CN102943730B (zh) | 一种波力直驱水轮机 | |
| CN112302877A (zh) | 一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法 | |
| CN117569982A (zh) | 全向导涵叶轮机 | |
| CN215408964U (zh) | 一种导管螺旋桨桨后涡轮发电装置 | |
| CN213574447U (zh) | 一种螺旋桨在两侧的潮流能发电装置 | |
| CN109630351B (zh) | 基于窄额鲀巢穴的微风发电装置 | |
| CN221144670U (zh) | 海上风能收集系统的抗弯风能收集柱 | |
| GB2512562A (en) | Dynamic valvular helix turbine | |
| CN111255611A (zh) | 一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置 | |
| CN117569983A (zh) | 海上风能收集装置 | |
| CN117469096A (zh) | 海上风能收集系统的抗弯风能收集装置 | |
| CN211258893U (zh) | 一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |