一种涡流能的利用方法及涡轮机与流程

技术特征：

1.一种涡流能的利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)正确认识涡流变化与其控制因素之间的基本关系规律

流体的变化受制于作用因素和运行环境性质因素，所述作用因素主要是流体物质的动量因素，所述运行环境性质因素主要指存在于运行空间中的各种物质的阻障性质；由此可知，

①根据力学理论，涡流运动规律的关系式为：

It＝I0+(P+R+G+F)t；

②根据波动规律，涡流运动规律的关系式为：

③根据作用学，涡流运动规律的关系式为：

It＝E(I0+Pt)cosα；

式中，I0和It分别表示涡流的始末动量；E表示涡流运行环境的畅通性质，被称为虚度；α表示涡流方向变化角度，即表示当时I0与It之间的夹角；P表示驱动力；t表示运行时间；I0表示初动量；P表示驱动力；F表示浮力；G表示重力；R表示阻障力；Φ表示在时间t内通过某点的流体总动量，被作用学称之为通量；r表示波前与波源之间的距离；u表示流体波的波速；

(2)涡流能度量的作用学方法

将涡流能定义为涡流的旋流动量，根据步骤(1)中③记载的涡流运动规律的关系式，可知涡流能量计算公式为

涡流能＝It＝E(I0+Pt)cosα＝I0+(P+R+G+F)t；

(3)涡流能利用的作用学方法

人为将流体的运动能转化为涡流，再将涡流能的部分转化为机械能，并考虑最有效地利用涡流能量。

2.根据权利要求1所述的涡流能的利用方法，其特征在于，在步骤(3)中，最有效地利用涡流能的方法是增大流体作用面积和增大流体作用时间。

3.一种如权利要求1或2所述的涡流能的利用方法所使用的涡轮机，其特征在于，包括涡轮机本体，在所述涡轮机本体的上部设有入口管、内部设有叶轮、底部设有出口管，所述入口管对应叶轮位置固定设置。

4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述每个叶轮的面积为

式中，Si表示每个叶轮的面积；h表示叶轮的垂直高度或长度；α表示叶轮坡度角；r表示叶轮与断面交线长度；r0表示转轴半径；2πrn+h/sinθ表示叶轮外缘斜长；θ表示外缘线倾角；n表示叶轮绕轴延伸的圈数；2πr0n+h/sinθ0表示叶轮与轴的交线长度；θ0表示叶轮与轴的交线的倾角。

5.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，在所述涡轮机本体内设有四个叶轮，四个叶轮接受的驱动力总量为

式中，ψ表示瞬间流体对涡轮机产生的旋转驱动力，ρ表示流体的物质密度，T为流体运行环境的实度，等于涡轮机接受作用的效率，S′表示补给流断面面积，g表示重力加速度；随着时间的延长，流体能将转化为机械能的量等于动量I，即

式中，t表示作用时间或流体能利用时间，ρQgt1＝G表示在瞬间对叶轮产生作用的流体重力，其中，ρQt1＝m是瞬间对叶轮产生作用的流体质量。

6.根据权利要求5所述的涡轮机，其特征在于，式的力学形式表达式为

式中，I0是流体流入涡轮机的初始动量，因为它是瞬间量，所以，被看作驱动力；P表示后边流体对前边流体的推动力；F表示流体产生的浮力，在涡轮机内下行流体的浮力等于0，即F＝0；重力G由在涡轮机内的所有流体质量产生；t1为流体从进入涡轮机的入口流入到从从涡轮机的排出口排出的流体运行时间，即流体在涡轮机内滞留的时间。