1、1、 水車的組成下圖是舊式水車的一種典型結構。2、 水車的工作原理水車一般都是建在水流湍急的地方，利用上游的水流推動水車運動，水車運動過程中將低位的水提升到高位，將水的動能轉化為勢能。工作原理：以上圖為例，擋板起到了葉輪的作用，承受水的沖力（由水的動能（速度）提供），獲得的能量使水車旋轉起來。并克服水車轉動的摩擦阻力、以及被提升的水對筒車的反力矩。當水車轉過一定角度，原先浸在水里的竹筒（也就是水斗，已灌滿了水）將離開水面被提升。此時，由于竹筒的筒口比筒底的位置高（這就是筒口要朝著筒車前進方向的原因），竹筒里會存一些水。當竹筒越過水車頂部（此時竹筒開始倒水）之后，筒口的位置相對于筒底開始降低，竹

2、筒里的水就會倒進水槽里。水槽處于想要提升到的高位位置，也可以通過調整水槽的位置，使水槽能夠接到更多的水。從工作原理來看，水車如果旋轉太慢，或者提不起水，則需要采取如下措施：（1）增大水對擋板的沖擊作用，要么在筒車上裝一些木板或竹板，增大受力面積，使水車獲得更多的能量（動能）；要么在水車安放位置認為制造一個引水渠，使水流速度加快；（2）將水車浸入水中更深一些，來獲得能量（這樣處理，由于竹筒出水時的位置與水車軸線之間的角度更大，筒口與筒底的高差也更大，能夠使竹筒內存下更多的水）；（3）減小竹筒體積，否則，筒車從水中獲得的能量有限，不足以克服被提起的水對筒車的反力矩（或者說：勢能）。水車的特點是本身

3、的效率很低，但無需供給動力。3、 水車的設計水車的設計主要是確定幾個要素：水車的直徑，水斗的大小，擋板的大小，結構設計，強度設計，引水渠等構筑物建設。其中，水車的直徑是依賴于建造者對水提升高度的要求而定，一般，水車直徑是水提升目標高度的1.21.5倍，例如，誰要從0米的地方提升到10的地方，那么水車的直徑至少是12米，因為部分要侵入水中，水斗倒水的位置也不會是最高點。水斗的大小要依賴于水的沖力大小，沖力越大，水斗自然可以設計的大一些，從而提高提水的效率。結構和強度設計取決于水車的規模，如果水車直徑過大，則自重很大，必然要對轉軸的強度要求更高。引水渠則需要根據水車安裝地點的實際情況進行建設。可見

4、，通過計算可以確定的只是水斗體積和擋板面積的一個關系。下面做一個推算。前提：假定水車半徑R，水斗24個，體積為V，擋板24個，擋板面積為S，均勻分布，水流速度（v）1.5米/秒，水的密度（）為1000千克/立方米。則受力分析如下圖1。根據其工作原理得：擋板所受沖力產生的動力矩=提升水的重力產生的阻力矩+水車轉動的摩擦力矩即：F水×R=M水×g×R+F摩擦×r （1）其中F水=v2S/2，共有三個擋板侵入水中，因此F水=3v2S/2力臂近似為R。M水=V，由于水斗被提升以后，力臂并不等于R，而是等于Rcos，或Rcos2、Rcos3因此，M水×g

5、×R=（V g+2V gcos+2V gcos2+2V gcos3+V gcos4+V gcos5）R（其中兩個在水面或水面以下，不考慮）將F水和M水×g×R帶入式子（1），得到：3v2S/2×R=（V g+2V gcos+2V gcos2+2V gcos3+V gcos4+V gcos5）×R+F摩擦×r （2）上式中，摩擦力矩于制造的情況相關，是個變量，且相對于水的沖力來說是個小量，在此忽略，可得：3v2S/2×R（V g+2V gcos+2V gcos2+2V gcos3+V gcos4+V gcos5）×R簡化后得到：3v2S/2V g（1+2cos+2cos2+2cos3+cos4+cos5） （3）其中