CN201582031U - 用于海洋能发电涡轮机的双向叶片 - Google Patents

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董志勇
张旭
王立
韩伟
俞小伟
颜效凡
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，所述的叶片包括工作面迎向正向来流的上半部和工作面迎向反向来流的下半部，所述的上半部和下半部的横剖面均采用NACA系列翼型，所述的上半部的后缘与所述的下半部的后缘重叠形成完整的叶片。本实用新型叶片结构简单，具有双向流动的海流能或潮流能下，能有效地转化来流动能，提高海洋能的出力，保持供电的连续性的优点。

Description

用于海洋能发电涡轮机的双向叶片
技术领域
本实用新型涉及一种涡轮机的双向叶片，特别是一种用于海洋能发电涡轮机的双向叶片。
技术背景
海洋能主要包括海流能、潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等，它是一种巨大的可再生绿色能源，可谓取之不尽、用之不竭。其中海流能或潮流能是海洋能中具有灵活性的能源，具有贮量丰富，地理位置分布广泛，相对其他自然能源的能量密度高等特点。通常，由大气运动、行星风系、海洋密度差、地球自转力形成的海流以及受月球、太阳引力作用形成的潮流，其流动的方向在一段时间内沿着某一个方向流动(单向流动)，而在另一时段内则又沿着反方向流动，因此海流或潮流的方向是双向的。海流或潮流发电涡轮机的单向叶片只能利用单向流动的动能发电，发电时间较短，海流能或潮流能的利用率较低。为了充分利用具有双向流动的海流能或潮流能，以保持供电的连续性，有必要研制海流或潮流发电涡轮机的双向叶片。
现有的用于海洋能发电的涡轮机叶片大部分为定向海流或潮流设计的单向叶片，这种单向叶片涡轮机的工况范围比较固定，仅当海水与叶片正面迎流时，涡轮机工作发电，当来流反向时，叶片升力减小，同时伴随阻力增大，涡轮机将无法正常工作。虽然海水受天体运动、潮水涨落以及海水温度变化等多种因素的影响，总是在流动着，但其来流方向不停改变，涡轮机叶片很多的工作时间内，将无可避免的以较大的攻角迎流(0°～360°)，致使这种涡轮机海水动能转化为机械能的效率降低，不能达到所设计的理论出力要求。
发明内容
为了克服上述缺点，本实用新型基于流体动力学原理提供一种结构简单的低速海洋能发电涡轮机的双向叶片，尤其在具有双向流动的海流能或潮流能下，尽可能有效地转化来流动能，提高海洋能的出力，保持供电的连续性的特点。
用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，其特征在于：所述的叶片包括工作面迎向正向来流的上半部和工作面迎向反向来流的下半部，所述的上半部和下半部的横剖面均采用NACA系列翼型，所述的上半部的后缘与所述的下半部的后缘重叠形成完整的叶片。
进一步，所述的上半部和下半部的重叠率为l/L，其中L是叶片弦长，l为上半部和下半部重叠部分的弦长。
进一步，在横截面上、所述的上半部的翼型和下半部的翼型呈中心对称。
进一步，在横截面上、所述的上半部的翼型和下半部的翼型的翼弦共线。
本实用新型的构思是：叶片的上半部和下半部均采用NACA系列翼型，上半部的工作面迎向正向来流，将正向来流的动能转化为涡轮机的机械能；下半部的工作面迎向反向来流，将反向来流的动能转化为涡轮机的机械能，使涡轮机在正向来流和反向来流情形均可有效地工作。
附图说明
图1为本实用新型的立体示意图
图2为上半部和下半部的翼型参数不相同时横剖面的示意图
图3为上半部和下半部的翼型参数相同时横剖面的示意图
图4为采用实施例二得出海水流速与涡轮机转速的关系图
图5为采用实施例二得出的涡轮机转速与空化数的关系图
具体实施方式
实施例一
参照图1-3，进一步说明本实用新型：
用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，所述的叶片1包括工作面迎向正向来流的上半部11和工作面迎向反向来流的下半部12，所述的上半部11和下半部12的横剖面均采用NACA系列翼型，所述的上半部11的后缘与所述的下半部12的后缘重叠形成完整的叶片。
所述的上半部11和下半部12的重叠率为l/L，其中L是叶片弦长，l为上半部和下半部重叠部分的弦长。
在横截面上、所述的上半部11的翼型和下半部12的翼型呈中心对称。所述的上半部11和下半部12的翼型参数相同，且上半部11的翼弦与下半部12的翼弦共线。
本实用新型的构思是：叶片1的上半部和下半部均采用NACA系列翼型，上半部11的工作面迎向正向来流，将正向来流的动能转化为涡轮机的机械能；下半部12的工作面迎向反向来流，将反向来流的动能转化为涡轮机的机械能，使涡轮机在正向来流和反向来流情形均可有效地工作.
升力是由翼型剖面上、下表面压力差形成的，将两个翼型的翼弦共线，可尽可能保持原有NACA系列翼型特性。
实施例二
结合图3、4和试验，进一步说明本实用新型：
下面以翼弦弦长c为单位1，对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述：
叶片的横剖面采用NACA4415翼型，最大弯度f是弦长的4％，最大弯度位置xf离前缘为弦长的40％，最大厚度d是弦长的15％。后缘重叠率为15.38％。
从图4给出的海水流速与涡轮机转速的关系图可知，双向叶片涡轮机动能最大转化率可达60％，平均转化率为37％，与单向叶片涡轮机转化率(37.6％)近乎相同。在相同转化率下，双向所适用的工况范围比单向的广。同时从图5空化实验结果得出，所述模型防空化效果较好。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，其特征在于：所述的叶片包括工作面迎向正向来流的上半部和工作面迎向反向来流的下半部，所述的上半部和下半部的横剖面均采用NACA系列翼型，所述的上半部的后缘与所述的下半部的后缘重叠形成完整的叶片。
2.如权利要求1所述的用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，其特征在于：所述的上半部和下半部的重叠率为l/L，其中L是叶片弦长，l为上半部和下半部重叠部分的弦长。
3.如权利要求1或2所述的用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，其特征在于：在横截面上、所述的上半部的翼型和下半部的翼型呈中心对称。
4.如权利要求3所述的用于海洋能发电涡轮机的双向叶片，其特征在于：在横截面上、所述的上半部的翼型和下半部的翼型的翼弦共线。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101737089B (zh) * 2009-12-15 2012-09-19 浙江工业大学 用于海洋能发电涡轮机的双向叶片
CN103573531A (zh) * 2013-10-21 2014-02-12 河海大学 一种海流能发电具有导流罩的水轮机双向叶轮

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