考虑流固耦合的厚壁输水管水锤和振动特性分析

来源：农业工程学报杂志2020年第21期北京时间：

作者：郭强,周建旭,黄亚,张健,

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