[实用新型]一种无叶片涡轮机的涡轮盘片

说明书

本实用新型提供一种无叶片涡轮机的涡轮盘片，所述涡轮盘片呈圆形，且圆心位置处设有通孔，所述涡轮盘片的盘面上设有阻流柱。本实用新型所述的涡轮盘片，通过所述阻流柱的设置，一方面利用了所述阻流柱的摩擦阻力，增加了流体的做功量；另一方面更为重要的是，还利用了所述阻流柱的形状阻力，使得由喷管向所述涡轮盘片边缘吹入的流体在流经所述阻流柱时，在所述阻流柱附近产生卡门涡街，进而形成压差阻力，提高了机械能转化的效率，由此提高了无叶片涡轮机的整体效率，提高涡轮盘片输出的轴功峰值，扩大轴功峰值段，使无叶片涡轮机适用于更多的应用场合。

技术领域

本实用新型属于发电技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种无叶片涡轮机的涡轮盘片。

背景技术

无叶片涡轮机，又称特斯拉涡轮机或者粘性流涡轮机，是一种由流体粘性力驱动的涡轮机。无叶片涡轮机最早由尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)发明，并在美国专利文献US1,061,142A中以及美国专利文献US1,061,206A中予以公开。

无叶片涡轮机主要包括喷管和涡轮，涡轮由一组光滑圆形盘片组成，盘片上设有喷管，喷管向盘片边缘持续吹入气流，吹出的气流由于流体粘度和气体在表面层的粘滞性而吸附在盘片上，进而在盘片的表面形成粘性边界层，依靠流体的粘性力带动盘片转动，当气流给盘片施加以能量后，其速度放慢，并在盘片表面作螺旋向心运动，由盘片的中心通孔处排出。盘片转动产生的机械能通过轴系统转化为轴功，并向发电机输出，由此实现向发电机提供动能。

在无叶片涡轮机中，喷管的功能是将流体的热能转化为机械能，盘片的作用是把流体的机械能尽量多的转化为轴功输出。现有的涡轮盘片将流体的动能转化为涡轮盘片旋转的轴功，其转化的途径就是流体克服涡轮盘片的摩擦阻力做功。在忽略摩擦损失的情况下，流体克服摩擦阻力做功越多，流体的动能转化为涡轮盘片旋转的轴功就越多，输出功率越大，效率越高。但是对于现有的无叶片涡轮机，流体机械能向轴功的转化效率普遍不高，机械能损失严重，导致无叶片涡轮机的整体效率偏低，并且涡轮盘片输出的轴功峰值段比较窄，工作转速范围较窄，限制了无叶片涡轮机的应用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种无叶片涡轮机的涡轮盘片，以至少解决现有技术中涡轮盘片的机械能转化率低的技术问题，同时还能解决现有技术中涡轮机输出的轴功峰值段窄、应用场合受限的技术问题，其能够提高涡轮盘片对流体机械能的利用率，并将流体机械能高效地转为轴功，进而提高涡轮盘片输出的轴功峰值，扩大轴功峰值段，使无叶片涡轮机适用于更多的应用场合。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种无叶片涡轮机的涡轮盘片，其技术方案如下：

一种无叶片涡轮机的涡轮盘片，所述涡轮盘片呈圆形，且圆心位置处设有通孔，所述涡轮盘片的盘面上设有阻流柱。

优选地，所述阻流柱为若干个，且所述阻流柱以所述通孔的中心位置为对称中心，在所述涡轮盘片上对称排布；

或者，所述阻流柱为若干组，且各组所述阻流柱以所述通孔的中心位置为对称中心，在所述涡轮盘片上对称排布。

优选地，所述阻流柱为若干个，每个所述阻流柱均呈圆柱体，且每个所述阻流柱的底面半径、所述涡轮盘片的外缘半径、所述涡轮盘片的通孔半径之间具有如下关系：

其中，R_C为每个所述阻流柱的底面半径；R₂为所述涡轮盘片的外缘半径；R₁为所述涡轮盘片的通孔半径。优选地，所述阻流柱为若干组，且在沿着所述涡轮盘片的通孔向边缘延伸的方向上，每组所述阻流柱依次排布为一列。

优选地，每组所述阻流柱中，每个所述阻流柱均呈圆柱体，且每组所述阻流柱的个数、每个所述阻流柱的底面半径、所述涡轮盘片的外缘半径、所述涡轮盘片的通孔半径之间具有如下关系：