[實用新型]一種新型的用于海流發電渦輪機的葉片

無效

• 申請號: 200920199806.2
• 申請日: 2009-11-16
• 公開（公告）號: CN201546869U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 董志勇;張旭;王立;韓偉;俞小偉;朱芳;顏效凡;李曉鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種渦輪機的葉片，特別是一種用于海流發電渦輪機的葉片。

技術背景

海流能是清潔、可再生能源，采用海流能技術發電，有利于改善能源結構，降低化石能源消耗帶來的環境污染和氣候變化問題。海流能是海洋能中最易獲得、最具靈活性的一種能源。海流發電渦輪機就是通過海水的流動，推動渦輪機轉動，將海水的動能轉化成為渦輪機的機械能。其中，渦輪機的效率、空化性能和穩定性是影響發電機組性能的三項重要指標。

空化是流動液體特有的一種物理現象，它是因液體中局部壓力低于該溫度下的汽化壓力時產生空泡的一種流體動力學現象，水力機械中的空化汽蝕會帶來嚴重后果。空化會導致流動不穩定，產生劇烈振動和噪聲，降低其水力性能，使材料表面產生空蝕破壞，降低使用壽命。在渦輪機運行中，通常在空化程度還不足以對渦輪機工作特性產生可測影響前，空化就已經開始。由于水力機械中的水流是比較復雜的，空化現象可以出現在不同的部位及在不同條件下形成空化，在渦輪機轉輪流道內及在其過流部件的局部表面上，往往會發生空化而后引起空蝕。輕微的只在葉片表面形成少量蝕點，嚴重的葉片空蝕區的金屬材料被大量剝蝕，致使表面成蜂窩狀，甚至有使葉片穿孔或掉邊的現象，嚴重威脅著機組的安全運行。

現有的渦輪機葉片采用等弦長、等厚度的二維翼型剖面，這種二維葉片的自重大，海水推動葉片轉動消耗的能量大，致使渦輪機海水動能轉化為機械能的效率低，且需要高流速的海水才能使渦輪機獲得高轉速，葉片容易發生空化空蝕。

實用新型內容

為克服現有技術的葉片自重大，渦輪機海水動能轉化為機械能的效率低，需要高流速的海水才能使渦輪機獲得高轉速，葉片容易發生空化空蝕的缺點，本實用新型提出一種葉片自重小、渦輪機的效率高，不發生空化空蝕，只需低流速海水即可使渦輪機獲得高轉速的用于海流發電渦輪機的葉片。

一種新型的用于海流發電渦輪機的葉片，所述的葉片包括靠近渦輪機轉子的翼根和遠離所述的轉子的翼梢，所述的葉片的橫剖面采用NACA系列翼型；其特征在于：所述的葉片的弦長沿葉片的翼根向翼梢由大到小連續變化，葉片的厚度自葉片的翼根向翼梢逐漸變薄。

進一步，所述的葉片的后緣呈前凹的1/4的橢圓曲線，所述的葉片的前緣筆直。

進一步，所述的葉片的翼梢與翼根的長度之比為1∶3.

本實用新型的構思是：將葉片自翼根向翼梢弦長逐漸變短、厚度逐漸變薄，縮小了葉片的體積、減輕了葉片自重，提高了渦輪機將海水動能轉變為機械能的效率，即使海水流速較低，渦輪機也能獲得高轉速。

葉片后緣沿翼根向翼梢的方向、按照1/4橢圓曲線漸縮，使得葉片的過流面積減小了一半以上，葉片的過流面積越小，則葉片更容易被超空化發生時的空穴完全包裹，因空化和空蝕發生的位置不一樣，從而避免高轉速下葉片表面被空蝕。

本實用新型具有葉片自重小、渦輪機的效率高，只需低流速海水即可使渦輪機獲得高轉速的，且避免渦輪機在高轉速時葉片發生空蝕。

附圖說明

圖1為本實用新型的立體示意圖

圖2為本實用新型的橫剖面示意圖

圖3為本實用新型的縱剖面示意圖

圖4為采用實施例二得出海水流速與渦輪機轉速的關系圖

圖5為采用實施例二得出的渦輪機轉速與空化數的關系圖

具體實施方式

實施例一

參照圖1-3

一種新型的用于海流發電渦輪機的葉片，所述的葉片1包括靠近渦輪機轉子的翼根11和遠離所述的轉子的翼梢12，所述的葉片1的橫剖面采用NACA系列翼型；其特征在于：所述的葉片1的弦長沿葉片的翼根11向翼梢12逐漸變短，葉片1的厚度沿翼根向翼梢逐漸變薄。

所述的葉片1的前緣13筆直，所述的葉片1的后緣14為前凹的四分之一的橢圓曲線。

所述的葉片1的翼梢12與翼根11的長度之比為1∶3.

本實用新型的構思是：將葉片1沿翼根11向翼梢12弦長15逐漸變短、厚度逐漸變薄，縮小了葉片1的體積、減輕了葉片1自重，提高了渦輪機將海水動能轉變為機械能的效率，即使海水流速較低，渦輪機也能獲得高轉速。

葉片1后緣14沿翼根11向翼梢12的方向、按照1/4橢圓曲線漸縮，使得葉片1的過流面積減小了一半以上，葉片1的過流面積越小，則葉片1更容易被超空化發生時的空穴完全包裹，因空化和空蝕發生的位置不一樣，從而避免高轉速下葉片1表面被空蝕。

實施例二

參照圖4、5，結合實際情況，說明本實施例：

以下以翼型弦長c為單位1，對本實用新型的具體實施方式作進一步的描述。