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第 36 卷 第 21 期 农 业 工 程 学 报 Vol.36 No.21 2020 年 11 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2020 137 考虑流固耦合的厚壁输水管水锤和振动特性分析 ※ 郭 强，周建旭 ，黄 亚，张 健 （河海大学水利水电工程学院，南京 210024 ） 摘 要：厚壁管对瞬变流具有很高的抗风险能力，在输水系统中得到了广泛的应用。为了研究厚壁管中流固耦合现象， 该研究考虑轴向应力的缓冲效应，基于薄壁管流固耦合分析模型（薄壁模型），建立并提出了适用于厚壁管流固耦合一维 模型（厚壁模型）。采用有限体积法对模型求解，压力振荡数值结果与已有的试验结果峰值相对误差低于 4.5% ，说明厚 壁模型是可靠的。在此基础上，从压力振荡、波速及管道振动角度比较了 2 模型差异：薄壁模型和厚壁模型模拟波速与 试验结果相对误差分别为 4.6%和 1.3%；相对薄壁模型结果，厚壁管模型显示压力振荡周期和幅值均增大，流体模态频率 和结构模态频率分别为 6.44 和 17.72 Hz。此外，当输水管道厚径比0.05 ，厚壁模型仍具有一定可靠性。该模型扩展和改 进了常用薄壁模型，使其同时适用于厚壁管及薄壁管流固耦合分析。 关键词：压力；模型；水锤；流固耦合 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.017 中图分类号：TV134 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2020)-21-0137-08 郭强，周建旭，黄亚，等. 考虑流固耦合的厚壁输水管水锤和振动特性分析[J]. 农业工程学报，2020，36(21)：137-144. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.017 Guo Qiang, Zhou Jianxu, Huang Ya, et al. Water hammer and vibration analysis of a thick-wall pipe considering fluid-structure interaction[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(21): 137- 144. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.017 计算方法[17] 。目前管道 FSI 响应计算常用的方法为特征 0 引 言  线方法（Method of Character