[发明专利]一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置及其方法

权利要求书

1.一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，包括支柱(9)、设置在支柱(9)上的固定舱(18)、轮毂(17)、叶片(1)；所述的固定舱(18)内设置扭矩仪(6)及测力装置(7)；其特征在于：

所述的轮毂(17)的外部设置有转动套(16)，其内部设置有直流电动机(14)、变速齿轮箱(12)、主齿轮(4)；所述变速齿轮箱(12)，采用蜗轮蜗杆传动具有自锁功能；所述的直流电动机(14)、变速齿轮箱(12)、主齿轮(4)从左到右依次布置，其三者的水平轴线相互重合；所述的主齿轮(4)的右侧面与轮毂(17)的内侧平面板相平行；主齿轮(4)的右侧面的轴心处设置有一个光源发射器(15)；在轮毂(17)内侧面板上、对应于光源发射器(15)的位置处设置有一圈光敏电阻(3)；

所述的转动套(16)连接有副齿轮(11)，与所述的主齿轮(4)相互啮合。

2.根据权利要求1所述的一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，其特征在于，所述的光敏电阻(3)，当主齿轮(4)上的光源发射器(15)随主齿轮(4)旋转角度线性改变时，其阻值也随之线性改变，从而可获得主齿轮(4)的旋转角度和当前来流角大小。

3.根据权利要求1所述的一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，其特征在于，所述的主齿轮(4)通过直流电动机(14)连接的变速齿轮箱(12)进行转动；根据光敏电阻(3)反映的主齿轮旋转角度关系，可自动调节叶片(1)的来流角。

4.根据权利要求1所述的一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，其特征在于，所述的转动套(16)上连接的副齿轮(11)每个轮齿的角度为2°，所述的轮毂内的主齿轮每个轮齿角度1°。

5.根据权利要求1所述的一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，其特征在于，所述的叶片(1)底部与轮毂(17)对应位置处设有相应的指示线，用于验证调整后的来流角是否符合要求。

6.一种采用如权利要求1至5任一项所述装置而实现的基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将水轮机实验装置安装在流速给定的实验水槽中，并将水轮机中的一支叶片涂红，通过高速摄像机观察水轮机在某流速下所对应的转速；

(2)选取一定的叶片数量将其插入转动套中，并通过螺栓进行固定，并应确保转动套上连接的副齿轮与轮毂里的主齿轮啮合和各叶片具有相同的初始来流角；

(3)在固定叶片数目的情况下，通过电动机调节叶片至所需的来流角，进一步得到不同的来流角所对应的水轮机启动转速，在一定流速下，利用扭矩仪所测数据计算水轮机的功率系数C_p；利用测力装置所测数据计算水轮机的推力系数C_t；从而得出来流角的改变对水轮机水力特性的影响；

(4)在固定叶片来流角的情况下，改变插入转动套的叶片数，进一步得到不同的叶片数所对应的水轮机启动转速，在一定流速下，利用扭矩仪所测数据计算水轮机的功率系数C_p；利用测力装置所测数据计算水轮机的推力系数C_t；从而得出叶片数的改变对水轮机水力特性的影响。