新材料的应用在现代工业中有着至关重要的作用,其发展与国家的装备发展水平息息相关。现在新型材料逐渐向着智能化、结构功能一体化、环保化、复合材料化等方面发展,特别是材料的复合化,是近些年新材料技术发展的重要方向。在水力机械方面复合材料的应用,可以进一步提高水力机械水动力特性,因此对于能源的可持续性有着重要的意义。流动状态剧变、水弹性效应等因素会诱发复合材料结构的振动或变形,从而形成强烈的流固耦合相互作用,因此在水力机械等方面的应用中需要对复合材料的流固耦合特性进行深入研究。建立了一套适用于复合材料水翼流固耦合研究的数值计算方法。该方法在流场域,使用k-ω湍流模型封闭Navier-Stokes方程;在结构场,基于有限元原理建立了考虑水翼结构水弹性响应的结构动力学模型;基于复合材料水翼在水动力作用下的动力学方程,实现流场作用力和结构场变形量的提取和相互传递。本文对不同铺层角度复合材料水翼进行结构弹性响应及流动特性研究,并对绕复合材料水翼空化流动特性进行研究,主要研究成果及结论如下:复合材料铺层角度会影响水翼的水动力特性:铺层角度小于等于0时结构表现为准各向同性,流体载荷作用下发生正扭转变形,水翼实际攻角增加,升阻力系数较大;当铺层角度大于0°时结构表现为各向异性,流体载荷下发生负扭转角度,水翼实际攻角减小,升阻力系数较小。并根据层合板理论(CLT),推导出参数扭转曲率(κ),用以表征复合材料水翼的弯扭耦合特性。水翼展向上随位置变化表现出不同的水动力特性:向水翼自由端移动,扭转角度绝对值逐渐增加。展向方向上x/d=0.4处是一个分界点,当x/d<0.4时,铺层角度越高,同一位置对应的升阻力系数越高;当x/d>0.4时,铺层角度越高,则同一位置对应的升阻力系数越低,x/d=0.4位置附近,升阻力系数值不会受铺层角度变化的影响。复合材料水翼结构内部弯扭耦合特性会造成对空化现象的抑制:根据分析可知材料铺层造成水翼结构具有弯扭耦合特性,因此在载荷作用下易产生负扭转角度,使水翼实际攻角减小,水翼周围压力分情况发生变化,进而抑制空化。