我国山区农村可再次生产的能源重要组成部分之一的微水电，有着提高和改善偏远山区农村电力供应、自然生态环境保护、扶贫济贫等多种社会经济效益。在微型水力资源零星散布，但电力供给严重不足且供电成本极高的偏远山区农村，建设微水电机组设备，是解决农村农产生活用电，是一种小投资，快收益问题的良好办法之一。

  微水电是其他能源无可取代的一种农村微型可再次生产的能源。它除了被广泛地应用于山区、农村外，还可用于冷却塔、自来水厂等具有多余水头落差的地方，可用于高层建筑物的采暖、照明发电。微水电的利用既有着它的现实经济意义，而更重要的是其社会效益。综上所述，开发适用于微水能的微型水力发电装置具有着重要的意义。

  本发明所要解决的技术问题是克服现存技术的缺陷，提供一种溪流微型发电装置，在简易地处理山区溪流地基的情况下，安置好溪流发电装置即可发电。

  为解决上述技术问题，本发明提供一种溪流微型发电装置，由进口流道、转轮室、出口流道、转轮叶片、轮毂、支撑柱、主轴、发电机及发电机室组成；所述进水流道采取了圆形收缩管，进、出口截面形状都为圆形；所述转轮室断面为圆形；所述出口流道采用圆变方的截面变换形式，进口为圆形，出口为矩形；所述进口流道、转轮室和出口流道构成整个流道，整个流道根据山区溪流渠道的倾角θ卧式放置在山区溪流渠道中，倾角θ根据地形布置；所述转轮叶片和轮毂构成转轮，位于转轮室内，所述轮毂为球形状，与转轮叶片直接相连构成旋转体，所述转轮叶片共有个，均匀的布置于轮毂上；所述主轴一端与轮毂相连，另一端直接与发电机相连接，所述转轮叶片和轮毂一起绕着主轴旋转；所述发电机布置在发电机室内，发电机室通过支撑柱固定于出口流道上，同时将发电机的输出电线通过支撑柱内空心管路引出；所述转轮叶片为空间扭曲状，每个转轮叶片的空间造型通过五个封闭的空间翼型曲线而得到，将空间翼型曲线展开得到平面翼型，每条平面翼型曲线由上下两条曲线组成；所述五条平面翼型曲线的特征点如下表所示：

  其中，ln表示第n个平面翼型曲线，xu表示平面翼型曲线上曲线特征点的横坐标，xd表示平面翼型曲线下曲线特征点的横坐标，y表示对应点的纵坐标；

  前述的进口流道长度、转轮室长度、出口流道长度、转轮室断面直径的比值为0.56:0.33:2:1；

  前述的每个转轮叶片的5条空间翼型曲线沿转轮叶片径向均匀分布，相邻空间翼型曲线d，其中，d为转轮室截面直径的一半。

  前述的在制造时，首先，根据山区溪流的宽度深度及流量，确定转轮直径d1，然后根据进口流道长度，转轮室长度，出口流道长度与转轮直径的比值关系，以及轮毂直径与转轮直径的比值关系，确定流道长度，转轮室长度，出口流道长度和轮毂直径。

  前述的在制造时，对于转轮叶片，可按照特征点进行拟合或者按照特征曲线进行拟合。

  本发明装置没有应用水头的要求，且装置结构相对比较简单紧凑，运维方便，该微型水力发电装置发电装置具备比较好的水力性能，同时具备较好的能量性能，土建成本低，可以简易地处理山区溪流地基，安置好溪流发电装置即可发电。

  本发明装置核心部件转轮叶片的设计，采用线性环量分布与流线法进行设计，具备比较好的水力性能和能量性能。水流在装置流道内的流动具备比较好的流态，流动的水力损失较小，在运行时水能转换发电的效率比较高，可达70％以上。

  图5为转轮叶片的翼型空间曲线曲线曲线曲线曲线曲线为单个转轮叶片的正视图；图6(a)为平面图，图6(b)为五个封闭空间翼型曲线为单个转轮叶片的结构图；图7(a)三维空间图，图7(b)为五个封闭翼型曲线空间布置俯视图；

  下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

  本发明的溪流微型发电装置布置在山区常年有溪流流道中，结构具体如图1所示，由进口流道1、转轮室2、出口流道5、转轮叶片4、轮毂3、支撑柱6、主轴、发电机及发电机室7组成。

  如图3和图4所示，进水流道1采取了圆形收缩管，进、出口截面形状都为圆形，进口流道1的收缩角α取10°，转轮室2断面为直径d1的圆形，d1可以取300～1000mm。出口流道5采用圆变方的截面变换形式，进口为圆形，出口为矩形，出口流道的扩散角β为15°。进口流道1、转轮室2和出口流道5构成整个流道，其长度分别为a1、a2、a3，a1:a2:a3:d1＝0.56:0.33:2:1。

  如图1所示，流道根据山区溪流渠道的倾角θ卧式放置在山区溪流渠道8中，倾角θ根据地形布置，取5°～30°为宜。

  如图2和图8所示，本发明装置的转轮包括转轮叶片4和轮毂3两个部分，轮毂3为球形状，与转轮叶片4直接相连构成旋转体，转轮叶片共有3个，均匀的布置于轮毂3上。主轴一端与轮毂3相连，另一端直接与发电机相连接，转轮叶片和轮毂一起绕着发电装置的主轴旋转。轮毂直径dg与转轮室直径d1比值为0.35。发电机布置在发电机室7内，发电机室7通过支撑柱6固定于流道上，本发明共设有4个支撑柱，分别为6-1，6-2，6-3和6-4，支撑柱采用对称翼型形状的柱体，将发电机室固定在出口流道5中，同时将发电机的输出电线通过支撑柱内空心管路引出。

  轮毂和转轮叶片位于转轮室2内，转轮室2的直径也就是转轮的直径。转轮叶片整体为空间扭曲状，转轮叶片进口边处较厚，出口边处较薄，转轮叶片数选为3个；转轮叶片空间造型通过五个封闭空间翼型曲线而得到，这五个空间翼型曲线沿发电装置旋转半径方向按一定规律分布，对于每个空间翼型曲线采用流线法设计，将工作面型线与加厚面的型线首尾相接形成封闭曲线，并按一定方法转换为空间曲线，将空间翼型展开得到平面翼型，每个翼型由上下两条曲线组成，五条平面翼型曲线的特征点如下表所示：

  l1上曲线下曲线下曲线下曲线下曲线(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别为转轮叶片外缘侧至轮毂侧的五个翼型及其拟合方程，每个翼型由两条曲线构成，上部曲线yu和下部曲线yd，两条曲线构成封闭的曲线为转轮叶片的翼型，共五条分别为l1、l2、l3、l4、l5，上部曲线yu和下部曲线yd的拟合方程如图中右上角和左下角。

  如图6所示为单个转轮叶片的正视图，(a)为平面图，(b)为五个封闭翼型曲线，转轮叶片为空间扭曲曲面。转轮叶片空间造型通过五个封闭翼型曲线的分布如图，每个翼型曲线等距离划分，相邻翼型曲线d，其中，d为转轮室直径的一半，即d＝1/2d1，对于每个翼型曲线采用流线法设计，将工作面型线与加厚面的型线首尾相接形成封闭曲线，并按一定方法转换为空间曲线所示为单个转轮叶片的俯视图，(a)为单个转轮叶片三维空间图，(b)单个转轮叶片由五个封闭翼型曲线分别表示上述五个空间翼型曲线。

  (5)将装置的主要组成部分进口流道、转轮室、出口流道、转轮叶片、轮毂、支撑柱、发电机室，进行整体组装。

  (6)该微型水力发电装置安装到现场溪流中，可以简易地处理山区溪流地基，安置好溪流发电装置即可发电，进水流道对着来流方法即可。

  以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还能做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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