一种具有分水角结构的半潜式海洋能发电叶轮

技术领域

本发明涉及一种叶轮，特别是一种具有分水角结构的半潜式海洋能发电叶轮。

背景技术

随着石油、煤炭等资源的日益枯竭以及环境污染的逐步加重，寻找清洁、可再生能源越来越被人们所重视。海洋能是非常理想的可再生能源，是新一轮能源产业革命的重要方向，其以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中；波浪能和潮流能储量较大，具有很高的开采价值，随着近年来对海洋能的开发和研究中，尤其是对波浪能和海流能的利用方法以及装置各种各样；现有的半潜式海洋能发电叶轮的叶片为平面板状或者弧形板状，虽然叶片在水中捕获能量，叶片表面平整没有分流导流结构，入水时水流撞向叶片表面，导致入水阻力较大，水流做功发生消耗，不利于发电转化效率的提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有分水角结构的半潜式海洋能发电叶轮。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有分水角结构的半潜式海洋能发电叶轮，包括轮轴以及周向分布在所述轮轴外侧的叶片，所述叶片沿所述轮轴轴向方向投的截面形状为弧形状，所述叶片的外弧面中部设有向外凸出的分水角，所述分水角沿所述轮轴径向方向设置，所述叶片外弧面的两侧设有出水口。

所述分水角的夹角为60°。

所述叶片内弧面两侧设有挡水板，所述挡水板与所述叶片外弧面侧边之间形成所述出水口。

所述发电叶轮的两侧设有外轮毂，所述挡水板设于所述外轮毂内侧，所述外轮毂由内至外向所述发电叶轮外侧倾斜。

本发明的有益效果是：本发明在叶片上增加了分水角，使得叶片入水时受的水流冲击不存在垂直冲击情况，能起到较好的分流作用，有效减小负功，相对于普通半潜式叶轮可获得更高的捕能效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是半潜式叶轮的结构示意图；

图2是半潜式叶轮的侧视图；

图3是现有技术中半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图；

图4是本发明中半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

参照图1、图2，一种具有分水角结构的半潜式海洋能发电叶轮，包括轮轴1以及周向分布在所述轮轴1外侧的叶片2，所述叶片2沿所述轮轴1轴向方向投的截面形状为弧形状，所述叶片2的外弧面中部设有向外凸出的分水角3，所述叶片2外弧面的两侧设有出水口4；所述分水角3沿所述轮轴1径向方向设置；所述分水角3的夹角为60°；使得叶片入水时受的水流冲击不存在垂直冲击情况，对助力水流能起到较好的分流作用，有效减小负功，相对于普通半潜式叶轮可获得更高的捕能效果。

所述叶片2内弧面两侧设有挡水板5，所述叶片2内弧面和挡水板5之间形成凹腔，使做功水流能集中作用在凹腔内，防止做正功的水流向两侧散失，提高水流的利用效率，提高发电转化率；

所述挡水板5与所述叶片2外弧面侧边之间形成所述出水口4，阻力水流经分水角分散后，由叶片凸面的出水口流出，起到减小阻力的效果。

所述发电叶轮的两侧设有外轮毂6，所述挡水板5设于所述外轮毂6内侧，所述外轮毂6由内至外向所述发电叶轮外侧倾斜；使做功水流能集中作用在凹腔内，防止做正功的水流向两侧散失，提高水流的利用效率，提高发电转化率。

参照图3为现有技术半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图，采用4片弧形状的叶片，便于水流顺利进入叶片冲击叶片做功；叶片在水下行程捕获水流能量，回程部分置于空气之中；常态下，水的密度为1g/cm^3，即1kg/L；空气的密度为1.295g/L，水与空气的密度比为1000／1.295=772.4倍，使得叶片回程阻力大大减小；虽然叶片在水中捕获能量，但叶片入水时的阻力较大，图3可以看出，水流作用力均为分布与叶片宽度范围内，数值较大。

参照图4为带分水角的半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图，增加了分水角，使得叶片入水时受的的水流冲击不存在垂直冲击情况，使得做负功的水流被分散；图4中的最大压力小于图3，且分布区域也远小于图3，可见分水角能起到较好的分流作用，有效减小负功。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。