瞬变流诱导的弱约束工业管道系统流固耦合研究

以理论推导、数值计算与模型试验为手段，通过对核电、火电、化工等行业中广泛存在的工业管道输流系统中瞬变流诱导的流固耦合振动问题开展研究，为瞬变流控制策略的制定提供理论依据。重点研究三个方面的内容：①复杂管道部件的流固耦合研究。在结合部耦合机制下，将基于Timoshenko梁的单肘管FSI模型扩展到岔管及三维多肘管系统；采用有限体积法和有限元法相结合的方法进行模型的求解。②流固耦合条件下泵阀等水力元件瞬变流动特性的研究。采用大涡模拟方法对泵、阀内非定常流动进行仿真计算，通过建立泵、阀瞬变流动特性与流体压力脉动和机组振动之间的关系，重点研究工况切换过程中，流固耦合条件下水泵和阀门过流特性的变化。③空化条件下管道流固耦合振动研究。结合气液两相流理论和管道流固耦合理论，建立不同空化条件下管道流固耦合仿真模型，深入研究气体释放、空化流和水柱分离等对管道非线性振动的影响。