[发明专利]一种基于边界效应的无叶涡轮机的功率自调整方法及装置

说明书

本发明公开了基于边界效应的无叶涡轮机的功率自调整方法，所述无叶涡轮机包含有N个盘体安装于轴体上，N‑2个盘体面积可变的扇形盘体安装于2个不能变动的圆盘之间，盘体为具有可伸缩结构的扇形盘体，无叶涡轮机控制器控制所述无叶涡轮机中的盘体形状，当其接收发电需求增加时，则控制盘体展开变成圆盘状，以减小盘体空隙提高流体的边界效应；当其接收发电需求减少时，则控制盘体展开变成扇形，以减小盘体空隙提高流体的边界效应，所述当其接收发电需求增加时，则控制盘体展开变成扇形进一步包括：无叶涡轮机控制器在控制盘体变为扇形时，控制全部盘体的重心始终不偏离轴体，当检测到重心偏移达到第一预设值时，扇形盘体自动展开为圆盘状盘体。

技术领域

本发明涉及无叶涡轮机控制领域，尤其涉及一种基于边界效应的无叶涡轮机的功率自调整方法及装置。

背景技术

无叶片式涡轮机的转子是由一组平行排列的圆周转动光盘安置在轴上组成，流入流体通过安置在定子上的喷嘴进入涡轮机，由于流体边界层效应，流体吸附在光盘表面，伴随着流体表面层粘性和粘附力的作用，涡轮机中的流体将会带动圆盘做旋转作用，在圆盘的旋转的旋转运动带动下，输出轴也随之一起运动，最终得到转速功率输出。

然而，如图1所示，现有的无叶涡轮机的边界层效应为固定值，得到的扭矩也为固定值，当流体的流动速率为常数时，由于机构的几何结构，盘间距与输入流体的压力成反比。因为输入端流体速率与输入流体密度有直接的关系且流体的密度与压强成正比，此结论仅仅决定盘间距与输入压力之间的关系，但是为了确保圆盘的转动，需要将圆盘间距设置的足够的小。

在实际使用需求时，有时做功的流体并不能由人自由控制，例如水流等，而对涡轮机而言，也并不需要太过高的扭矩和马力。特别是涡轮机发电时，由于水流和风流等流体的不可控性，导致生成的电力不够稳定，特别是在微电网并网等应用中时，在需要电力生成的时候不能生成足够的电能，而在不需要太多电能的时候大量生成，导致对微电网中的储能等其他并网模块的严峻考验。

在现有技术中，无叶涡轮机都是通过采用圆盘而利用流体边界层效应进行做功的，这样导致通过无叶涡轮机在做功时，不能灵活调整功率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种基于边界效应的无叶涡轮机的功率自调整方法，所述无叶涡轮机包含有N个盘体安装于轴体上，其中的盘体空隙为N-1个，所述盘体为具有可伸缩结构的扇形盘体，无叶涡轮机控制器控制所述无叶涡轮机中的盘体形状，当其接收发电需求增加时，则控制盘体展开变成圆盘状，以减小盘体空隙提高流体的边界效应；当其接收发电需求增加时，则控制盘体展开变成扇形，以减小盘体空隙提高流体的边界效应。

更进一步地，所述当其接收发电需求增加时，则控制盘体展开变成扇形进一步包括：无叶涡轮机控制器在控制盘体变为扇形时，控制全部盘体的重心始终不偏离轴体，当检测到重心偏移达到第一预设值时，扇形盘体自动展开为圆盘状盘体。

更进一步地，所述盘体为具有可伸缩结构的扇形盘体进一步包括：一个盘体有两个或两个以上的扇形面积相等的扇形盘块组成，当盘体具有两个扇形盘块时，所述扇形盘块连接有相对称的铰接机构，所述铰接机构一端连接至扇形盘块，另一端连接至可控制滑动块一端，对称的铰接机构连接至另一扇形盘块和可控制滑动块一端；当盘体体具有两个以上的扇形盘块时，将多个扇形盘块一一连接，再通过上述的铰接机构控制扇形盘块的开合。

更进一步地，当需要停止涡轮机工作时，控制所有的盘体改变形状为面积最小的扇形面并控制相邻的盘体的面积相互错开，通过控制减小边界效应来停止涡轮机的转动。

更进一步地，无叶涡轮机控制器在控制盘体变为扇形时，控制全部盘体的重心始终不偏离轴体，当检测到重心偏移达到第一预设值时，扇形盘体自动展开为圆盘状盘体；当检测到中心偏移达到第二预设值时，所述无叶涡轮机控制器控制所有的盘体改变形状为面积最小的扇形面并控制相邻的盘体的面积相互错开。