水轮机柔性叶片--纳米复合材料报告(EPSiO-2-TiO-2)..docxVIP

武 汉 大 学工程化学读书报告 科 目 水轮机柔性叶片—纳米复合 材料（EP/SiO-2-TiO-2） 指导老师 罗立新老师组 长 陈 才 成 员 段玉杰 白明建 杜嘉宇 学 院 水利水电学院班 级 本科生2013级水电4班 2016年3月水轮机柔性叶片--纳米复合材料（EP/SiO-2-TiO-2） 摘要：水轮机是水力发电的原动机,水轮机转轮叶片制造质量及其型面的准确性对水电站机组的安全、可靠、经济运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑曲面体,在大中型机组制造工艺上,长期以来采用的“砂型铸造—砂轮铲磨—立体样板检测”的制造工艺,不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。近年来,水轮机制造业一直探索采用五轴联动数控加工大型叶片。在叶片数控加工时,仍然采用试加工来验证和修改加工程序,致使加工效率较低、成本较高。随着制造业的效率的的提高，对水轮机叶片制造材料的要求日益突出，随着新材料的兴起，一部分新材料的水轮机叶片上的制造运用取得了显著成果。本文介绍纳米复合材料的性能及在潮流能水轮机叶片上的应用。纳米复合材料的柔展性对潮流能水轮机叶片尤其是潮流能水轮机，能很好地适应水流作用发生形变，自动调节攻角，并能充分利用与水流间相互耦合作用产生的升力效应和阻力效应做功，获能效率较高，具有许多刚性叶片所不具备的优点和良好的水动力学性能。关键字：纳米复合材料； 改性； 效率； 水轮机叶片； 水轮机叶片； 目录1、绪论- 1 -2、工程背景及水轮机叶片简介- 1 -3、纳米复合材料（EP/SiO-2-TiO-2）简介- 2 -4、纳米复合材料（EP/SiO-2-TiO-2）的力学性能- 3 -5、柔性叶片潮流能水轮机的提出- 4 -6、柔性叶片潮流能水轮机的结构特点- 6 -7、柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究- 7 -8、结论- 8 -9、参考文献- 9 -1、绪论 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。我国水轮机及辅机制造行业综合实力明显增加，全行业呈现出蓬勃发展、充满活力的可喜局面，行业趋好的标志表现在经济运行质量的提高和经济效益的显著增长。2010年，我国水轮机及辅机制造行业规模以上（全年销售收入在500万元以上）企业68家，实现销售收入44.70亿元，同比增长2.35%；实现利润总额3.23亿元，同比增长4.16%。2010年，我国水电装机规模达到2.11亿千瓦，新增核准水电规模1322万千瓦，在建规模7700万千瓦。根据我国对国际社会做出的“2020年非石化能源将达到能源总量15%”承诺，我国水电行业2020年装机容量须达到3.8亿千瓦。而即使按照我国公布的《可再生能源中长期发展规划》，确定到2020年水电装机容量要达到3亿千瓦，国内11年内将新增单机容量50千瓦以上的大型水电机组近300台，每年平均新装25台50万千瓦及以上大型水电机组。若按2020年达到3.8亿千瓦的装机容量，我国所需的水轮机及辅机设备将进一步增加，我国水轮机及辅机行业发展前景广阔。2、工程背景及水轮机叶片简介图 1、为某型水轮机叶片的CAD模型。在发电工作工程中水流由进水口流向出水口，叶片承受水流的冲刷从而开始运动，这种运动通过传动轴传递到发电机，从而带动发电机工作发电。但是水轮机在工作仅仅一年多时间以后，就有数片叶片发生了疲劳断裂事故，使得水轮机不能正常工作发电，造成了一定的经济损失，同时也说明水轮机叶片在结构的设计方面确实存在不完善之处。然而，由于水轮机在水下进行工作，很难通过测量得方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。 图 1、为某型水轮机叶片的CAD模型3、纳米复合材料（EP/SiO-2-TiO-2）简介 环氧树脂（EP）是一种用途极广的高分子材料,广泛用于浇注材料、粘接剂、涂料、复合材料等领域,由于环氧树脂具有高的交联结构,因而存在拉伸强度低、脆性大、抗冲击韧性差等缺点,难以满足工程技术的要求,使其应用受到一定的限制。人们尝试用多种方法对其进行改性，但在环氧树脂固化增韧改性的同时,却降低了体系的玻璃化转变温度 和储能模量。近年来,以刚性纳米无机粒子增强增韧环氧树脂的报道不断增多，但其增韧的幅度不大。而本文介绍的纳米复合材料（EP/SiO-2-TiO-2），该材料含有柔性链和材料刚性无机网络。柔性链作为增韧相,能有效提高环氧树