圖2是沖擊式渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，把外殼（氣缸）剖去一半，圖中綠色葉片是轉(zhuǎn)輪的葉片，轉(zhuǎn)輪上的葉片是運(yùn)動(dòng)的稱為動(dòng)葉；在動(dòng)葉兩側(cè)淺紅色的是靜止的葉片，固定在氣缸上，形成噴嘴。轉(zhuǎn)輪安裝在兩側(cè)的軸承座間，在軸承座罩內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)，在本例中軸承座罩通過(guò)靜葉固定在外殼上。

取3個(gè)動(dòng)葉與兩側(cè)的靜葉，其截面見(jiàn)圖3，綠色月牙形是轉(zhuǎn)輪葉片截面，橙紅色是靜葉的截面。渦輪機(jī)內(nèi)的氣流是軸向的，在圖3中為垂直方向，圖3左圖是氣流向下流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)靜葉轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向氣流噴向動(dòng)葉凹面，形成作用力F，推動(dòng)動(dòng)葉前進(jìn)。做功后的氣體從另一側(cè)靜葉間排出。由于渦輪機(jī)兩側(cè)靜葉的排列完全對(duì)稱，故從下方流向上方的氣流做功原理完全一樣，見(jiàn) 圖3右圖。所以從渦輪機(jī)的前方進(jìn)氣和相反方向進(jìn)氣均推動(dòng)轉(zhuǎn)輪向同一方向旋轉(zhuǎn)。

在振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置中，振蕩水柱產(chǎn)生的氣流通過(guò)渦輪機(jī)時(shí)也是雙向交替的，所以雙向沖擊式渦輪機(jī)廣泛應(yīng)用在振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置中。

圖5是威爾斯渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，把外殼（氣缸）剖去一半，圖中綠色葉片是轉(zhuǎn)輪的葉片，轉(zhuǎn)輪安裝在兩側(cè)的軸承座中間，在軸承座罩內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)，軸承座罩通過(guò)承力架固定在外殼上。

氣流是與渦輪機(jī)軸線平行的，也就是說(shuō)與葉片的弦線垂直，氣流是如何推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的，在圖6中描述了威爾斯渦輪機(jī)的工作原理，左圖是氣流垂直向下時(shí)的狀態(tài)。首先葉片已經(jīng)以速度Vc在運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)葉輪已經(jīng)在轉(zhuǎn)動(dòng)，氣流的速度是V，對(duì)于葉片感受到的風(fēng)速是V與Vc的合成風(fēng)速W，稱為相對(duì)風(fēng)速。葉片在相對(duì)風(fēng)速W的作用下會(huì)產(chǎn)生升力Fl，升力Fl在葉片前進(jìn)方向的分力是F，力F推動(dòng)葉片前進(jìn)，6個(gè)葉片情況完全一樣，葉輪就會(huì)旋轉(zhuǎn)下去。有關(guān)升力的知識(shí)請(qǐng)參閱“風(fēng)力機(jī)欄目”中的“風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)”一節(jié)。

右圖是氣流垂直向上時(shí)的狀態(tài)，葉片工作原理與左圖一樣，同樣產(chǎn)生力F推動(dòng)葉片向同一方向前進(jìn)。

顯然，如果葉片開(kāi)始是靜止的，垂直的氣流是不可能推動(dòng)葉片前進(jìn)的，所以威爾斯渦輪機(jī)必須先有一個(gè)初始速度，才能運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，也就是說(shuō)威爾斯渦輪機(jī)要靠外動(dòng)力啟動(dòng)。

圖7是兩張來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的威爾斯渦輪機(jī)照片

以上介紹了兩種渦輪機(jī)的原理與基本結(jié)構(gòu)，下面看一下兩種渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫。

沖擊式渦輪機(jī)與威爾斯渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速都較高，可直接連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，采用永磁發(fā)電機(jī)，直接安裝在軸承罩內(nèi)。

沖擊式渦輪機(jī)由于在葉輪兩側(cè)有靜葉，會(huì)增加氣流的阻力，影響發(fā)電效率。

威爾斯渦輪機(jī)的葉片是固定在輪盤上的，角度不能改變，在氣流速度增高時(shí)可能發(fā)生失速，影響運(yùn)行效率。有關(guān)失速請(qǐng)參閱“風(fēng)力機(jī)欄目”中的“風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)”一節(jié)。采用葉片攻角可變的葉輪能達(dá)到很好的效果，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率會(huì)高，圖7右圖疑是攻角可變?nèi)~輪的圖片。

振蕩水柱波浪發(fā)電裝置也可以采用垂直軸的升力型風(fēng)力機(jī)技術(shù)或S型阻力風(fēng)力機(jī)技術(shù)，這兩種技術(shù)同樣可以在正反向氣流中向同一方向旋轉(zhuǎn)，可能效率會(huì)低些。