專利名稱：一種新型的用于海流發(fā)電渦輪機的葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種渦輪機的葉片，特別是一種用于海流發(fā)電渦輪機的葉片。
背景技術：
海流能是清潔、可再生能源，采用海流能技術發(fā)電，有利于改善能源結構，降低化石能源消耗帶來的環(huán)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(fā)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(wěn)定性是影響發(fā)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(xiàn)象，它是因液體中局部壓力低于該溫度下的汽化壓力時產(chǎn)生空泡的一種流體動力學現(xiàn)象，水力機械中的空化汽蝕會帶來嚴重后果?？栈瘯е铝鲃硬环€(wěn)定，產(chǎn)生劇烈振動和噪聲，降低其水力性能，使材料表面產(chǎn)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(chǎn)生可測影響前，空化就已經(jīng)開始。由于水力機械中的水流是比較復雜的，空化現(xiàn)象可以出現(xiàn)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(nèi)及在其過流部件的局部表面上，往往會發(fā)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(qū)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(xiàn)象，嚴重威脅著機組的安全運行。 現(xiàn)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(fā)生空化空蝕。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)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(fā)生空化空蝕的缺點，本發(fā)明提出一種葉片自重小、渦輪機的效率高，不發(fā)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(fā)電渦輪機的葉片。 —種新型的用于海流發(fā)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(xù)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. 本發(fā)明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?yōu)闄C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(fā)生時的空穴完全包裹，因空 化和空蝕發(fā)生的位置不一樣，從而避免高轉速下葉片表面被空蝕。 本發(fā)明具有葉片自重小、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(fā)生空蝕。


圖1為本發(fā)明的立體示意圖
圖2為本發(fā)明的橫剖面示意圖
圖3為本發(fā)明的縱剖面示意圖 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(shù)的關系圖
具體實施方式

實施例一
參照圖1-3 —種新型的用于海流發(fā)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的前緣筆直13，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. 本發(fā)明的構思是將葉片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?yōu)闄C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(fā)生時的空 穴完全包裹，因空化和空蝕發(fā)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l，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的描述。 葉片的橫剖面采用NACA4415翼型，最大彎度f是弦長的4%，最大彎度位置xf離
前緣為弦長的40X，最大厚度d是弦長的15%。 葉片采用在縱剖面上翼梢與翼根的長度之比為1 : 3的橢圓翼型，翼梢長度 a約為0. 333，翼根長度b為1，前緣1為垂直直線，后緣漸變線2為四分之一橢圓曲線
0.667 a a 試驗表明，采用現(xiàn)有的等弦長、等厚度的二維翼型剖面葉片時，渦輪機將海水動能轉化為機械能的平均轉化效率為37%。采用本發(fā)明的葉片時，渦輪機將海水動能轉化為機 械能的最大轉化效率可達56 % ，平均轉化效率為45 % 。 本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護 范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術 人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
一種新型的用于海流發(fā)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(xù)變化，葉片的厚度沿葉片的翼根向翼梢逐漸變薄。
2. 如權利要求1所述的一種新型的用于海流發(fā)電渦輪機的葉片，其特征在于所述的 葉片的后緣呈前凹的1/4的橢圓曲線，所述的葉片前緣筆直。
3. 如權利要求1或2所述的一種新型的用于海流發(fā)電渦輪機的葉片，其特征在于所述的葉片的翼梢與翼根的長度之比為i : 3。
全文摘要
一種新型的用于海流發(fā)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；所述的葉片的弦長沿葉片的翼根向翼梢由大到小連續(xù)變化，葉片的厚度自葉片的翼根向翼梢逐漸變薄。本發(fā)明具有葉片自重小、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(fā)生空蝕的優(yōu)點。
文檔編號F03B3/12GK101705900SQ200910154589
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者俞小偉, 張旭, 朱芳, 李曉鵬, 王立, 董志勇, 韓偉, 顏效凡 申請人:浙江工業(yè)大學