一种用于水轮机试验的竖直式循环水槽的制作方法

本发明涉及潮流能试验研究领域，尤其涉及一种结合竖直式循环水槽与水轮机的潮流能试验装置。

背景技术：

海洋能作为一种清洁、可再生的能源，不仅资源丰富，而且对环境的影响甚微，不会产生三废污染，对缓解能源危机和环境污染具有重要意义。

潮流能试验研究多应用循环水槽，传统循环水槽多利用水泵作为动力系统，并且然而利用水泵作为循环水槽的推进系统有许多弊端。首先，水泵消耗能源高，效率低，使试验成本偏高；而且水泵抽排水速度调节不灵活，降低了水槽的适用性；水泵水流不易控制，水流流态容易紊乱，影响潮流能试验研究的结果。由此可见，循环水槽有待于进一步改进和提高。并且目前国内外尚未有循环水槽与潮流能试验结合，简化操作过程的装置。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于水轮机试验的竖直式循环水槽，水槽占据空间小、安装简便、运行成本小，能够提供比较稳定的水流，并且和潮流能水轮机试验相结合，简化了实验过程，更容易得到准确的实验结果。

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于试验水轮机的竖直式循环水槽，所述水槽包括引流段、工作段，所述引流段和所述工作段之间设置有第一竖直水流段和第二竖直水流段，所述引流段与所述第一竖直水流段之间设置有驱水机构，所述工作段通过梯形进水口与所述第二竖直水流段连接。

所述驱水机构包括发动机、输出轴和带两个螺旋桨转轴，所述发动机通过输出轴连接有转轴，所述输出轴与槽壁之间设置有垫片。

所述发动机外部设置有水密罩。

所述输出轴外部设置有隔水套管。

所述工作段内设置有试验机构，其内部底端设置有抑波板。

所述试验机构包括连杆和放置水轮机的滑台，所述连杆的两端与所述工作段连接，其上螺栓连接有滑台，所述滑台包括滑片和滑轨。所述第二竖直水流段与所述进水口之间设置有蜂窝器。

所述工作段底部通过形支台与地面连接。

所述槽体外部连接有一组厚度不同的基板。

所述驱水机构底部设置有垫台。

本发明有益效果：

第一，本发明通过循环水槽竖直放置，节省水平空间。第二，本发明竖直型水槽设计简单，易于安装和移动；节约成本。第三，本发明采用螺旋桨代替水泵，降低了运行成本；并且水槽与潮流能水轮机试验相结合，简化试验步骤。第四本发明能够模拟多种情况，通过数据采集直接得到水轮机的工作效率。

附图说明

图1是结合竖直式循环水槽与水轮机的潮流能试验装置整体结构示意图。

图2是潮流能水轮机试验装置主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出详细地说明：

如图1所示，本发明提供一种用于试验水轮机的竖直式循环水槽，所述水槽1 包括引流段2、工作段3，所述引流段2和所述工作段3之间设置有第一竖直水流段41和第二竖直水流段42，所述引流段2与所述第一竖直水流段41之间设置有驱水机构5，所述工作段3通过梯形进水口6与所述第二竖直水流段42连接。所述梯形进水口为收缩段，有加快水流的作用。述驱水机构5包括发动机51、输出轴52和带2个螺旋桨54的转轴53，所述发动机51通过输出轴52连接有转轴53，所述输出轴53与槽体1之间设置有垫片55。所述发动机51外部设置有水密罩56。所述输出轴外53部设置有隔水套管57。所述工作段3上端设置有试验机构31，其内部底端设置有抑波板32。所述试验机构31包括连杆311和放置水轮机的滑台312，所述连杆311的两端与所述工作段连接，其上螺栓315连接有滑台312，所述滑台312包括滑片313和滑轨314。本发明中滑轨311上最好放置3个滑台312。所述第二竖直水流段42与所述进水口6之间设置有蜂窝器61。所述工作段3底部通过I形支台33与地面连接。所述槽体1外部连接有一组厚度不同的基板(12,13)。所述驱水机构5底部设置有垫台58。所述螺旋桨54有4-5个叶片。所述槽体1侧面采用钢板焊接而成，放置螺旋桨处厚度为其他部分的两倍。所述工作段3侧面采用明亮玻璃与钢架粘合而成。本发明的工作原理

本发明利用螺旋桨推动水流，在竖直式循环水槽的工作段提供稳定来流流速，推动水轮机转动，来流水轮、转速、转动产生的扭矩，可以通过测试仪取得，能够模拟多种情况，通过数据采集直接得到水轮机的工作效率，简化了试验步骤。本发明通过水平式循环水槽，制造稳定的来流流速，带动水轮机转动，水轮机的工作效率Cp，根据公式(1)计算水轮机工作效率Cp，

其中为水轮机工作效率；ρ是流体密度，单位是kg/m³；A是扫掠面积，单位是m²；V是来流速度，单位是m/s；T是扭矩，单位是Nm；ω是转速，单位是rad/s。我们可以通过固定在滑块上的扭矩仪测出T、流速仪测出V、转速仪测出ω，即可通过公式(1)求得水轮机工作效率。

运行时发动机使螺旋桨高速旋转，推动水流运动，使水流能够在水槽中循环流动。发动机和槽体下分别设有基板、垫台，并与地面相粘合，保持水槽整体的稳定性。设置两个螺旋桨，螺旋桨有4到5个叶片，能够产生强大的推动力，并且在蜂窝器和抑波板的作用下在工作段产生比较稳定的水流。工作段侧面采用明亮玻璃与钢架粘合而成，便于实验的观察。工作段中设置水轮机试验机构，滑台可以通过锁紧螺栓固定在滑块上，滑块可以在滑轨上滑动，调整到不同的位置模拟不同的实际情况来进行试验，例如可以测试多个水轮机在一条直线上或不在同一直线等情况。试验中，需要测得水轮机的工作效率，根据公式(1)可计算水轮机工作效率Cp。公式(1)的参数扭矩(T)、来转速(ω)、流速度(V)可以通过固定在滑块上的扭矩仪、转速仪、流速仪分别测出；叶片扫掠面积(A)可以通过水轮机的高度、直径计算；流体密度(ρ)为1000kg/m³。

上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本发明的保护范围之外。