排灌机械工程学报

作者：陈小翠, 崔煜崑, 郑源, 米渊

单位：1. 河海大学电气与动力工程学院, 江苏 南京 210098; 2. 上海电力设计院有限公司, 上海 200025

关键词：微水头水车,叶片,玻璃纤维增强材料,复合材料,铺层角度,力学性能

基金：国家自然科学基金(面上)资助项目(52271275)

在单向流固耦合的理论基础上,通过模拟叶片在不同旋转角度下所承受的流体压力,将得出的流体压力数据作为结构分析的边界条件,输入到有限元分析模型进行分析.考虑环氧S玻璃纤维和环氧E玻璃纤维的复合材料,将两种复合材料进行水车叶片结构设计,探究复合材料中不同铺层角度对水车力学性能的影响,以得出最佳铺层方案,并将复合材料叶片的结构分析结果与实体结构叶片的结果进行对比.结果表明,应用环氧E玻璃纤维材料并采用铺层角度θ为15°的铺层方案对微水头水车叶片结构性能的改善最显著;在相同工况下相比于实体钢叶片,复合材料叶片的最大变形量比结构钢叶片减少了53.4%,有效缓解了应力集中的现象,同时,复合材料叶片的质量也大幅减轻,达到了80.7%的减重效果,为微水头水车叶片的安全稳定运行提供了理论依据.

来源：2025年第3期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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