[發(fā)明專利]反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)、包括其的自發(fā)電系統(tǒng)及反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480082122.8
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN107076162B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金珍赫;崔泳錫;金峻亨
• 申請（專利權(quán)）人: 韓國生產(chǎn)技術(shù)研究院
• 主分類號: F04D29/24
• 分類號: F04D29/24;F04D13/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

1.一種反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)，以水輪機(jī)模式進(jìn)行工作，

上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)包括：

第一葉輪，包括多個第一葉片；以及

第二葉輪，以與上述第一葉輪隔開規(guī)定長度的方式配置，上述第二葉輪包括多個第二葉片，

上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)的特征在于，

上述第一葉片和基準(zhǔn)葉片的角度之差β_F為﹣6度以上且2度以下，但不包括0度，

上述第二葉片和基準(zhǔn)葉片的角度之差β_R為﹣2度以上且8度以下，但不包括0度，

通過使用B-樣條曲線來從上述第一葉輪及第二葉輪的輪轂至葉尖進(jìn)行插補(bǔ)，

上述基準(zhǔn)葉片為在以美國國家航空咨詢委員會4409水翼來定義之后，為了改善水泵性能而使用計算流體力學(xué)來對數(shù)值進(jìn)行重新設(shè)計，由此滿足下表的葉片，

在下表中，β_d1為第一葉片的入口角度，β_d2為第一葉片的出口角度，β_d3為第二葉片的入口角度，β_d4為第二葉片的出口角度：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)，其特征在于，

上述β_F、β_R能夠同時滿足6.50KW≤P₁₁≤6.94KW及0.85≤η≤0.87，

在此情況下，P₁₁＝P/(D^2×H^3/2)＝﹣0.6689+0.6072β_F﹣0.4222β_R+0.0354β_Fβ_R+0.1139β_F²+0.1714β_R²

η＝P/(ρgQH)＝﹣0.8586﹣0.0126β_F﹣0.0152β_R﹣0.0072β_Fβ_R+0.0154β_F²+0.0139β_R²

P₁₁＝水輪機(jī)功率，

η＝水輪機(jī)效率，

P＝輸出電力，

D＝水輪機(jī)直徑，

H＝水輪機(jī)水頭，

ρ＝密度，

g＝重力加速度，

Q＝體積流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)，其特征在于，上述β_F、β_R滿足下表：

4.一種自發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：

根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項所述的反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)；

風(fēng)力發(fā)電機(jī)，利用風(fēng)來生產(chǎn)電力；

電力蓄電器，與上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連接來對所生產(chǎn)出的上述電力進(jìn)行儲存；

電力調(diào)節(jié)裝置，一端與上述電力蓄電器相連接，另一端與上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)相連接，來對所生產(chǎn)出的上述電力進(jìn)行調(diào)節(jié)；

下部儲罐，與上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)相連接來儲存流體；以及

上部儲罐，以位置高于上述下部儲罐的方式設(shè)置來儲存流體。

5.一種反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計方法，上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)為根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項所述的反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)，上述反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計方法的特征在于，包括：

選擇設(shè)計變量及目標(biāo)函數(shù)的步驟；

對用于確定上述設(shè)計變量的上限值及下限值的設(shè)計區(qū)域進(jìn)行選定的步驟；

在被選定的上述設(shè)計區(qū)域進(jìn)行數(shù)值分析的步驟；以及

通過上述數(shù)值分析的結(jié)果來從上述設(shè)計區(qū)域中獲得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解的步驟。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反轉(zhuǎn)式水泵水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，通過上述數(shù)值分析的結(jié)果來從設(shè)計區(qū)域中獲得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解的步驟還包括對上述最優(yōu)解是否有效進(jìn)行比較的步驟。