输流管道在海洋工程、机械、军工等领域已成为不可缺少的一部分,是传送流体介质的重要输送工具。设备开机与管道运作过程中会产生振动,并在管道内会产生声波传递,剧烈的振动会导致管道破裂引起流体泄漏,产生的严重噪声会影响工作人员正常的作息。因此,分析输流管道振声特性及开展减振措施研究,为管道故障声检测提供一定的理论依据,对管道输送安全性具有重要意义。管道振声是一个复杂的耦合过程,只考虑单向耦合是不够的,需同时考虑流体与管道的相互作用。本文基于声固耦合理论研究了不同管壁特性的输流管道特征模态,以及管道内部不同流体介质的弹性波传播规律和部分浸没管道的振动声辐射特性,并对添加阻尼片与不添加阻尼片的单管进行了模态对比试验,验证其减振效果。主要进行了以下四个方面的工作。首先,对输流管道的振声问题以及声固耦合理论进行分析说明。基于声固耦合理论建立二维单层管道数值模型,通过参数化扫描求解管道模态的频散曲线,分析了弹性壁输流管道内部分别为空气、水、原油时的频散特性,研究了弹性壁和硬声场壁及不同壁厚对管道频散特性的影响。研究表明,不同管壁情况下管内声压分布情况基本一致;内部为液体或气体其频散特性区别较大,水和原油的频散特性直通模式有区别;由于声固耦合效应,使弹性管道模态数增加;壁厚改变会导致管道弹性波模态截止频率的变化。接着,对内外钢管中间有填充的夹层输流管道弹性波频散特征进行了研究分析。采用铁木辛克梁模型构建管道的波数解析式,基于声固耦合理论对二维夹层输流管道的管壁弹性波与管内流体声波耦合的波数与声压应力分布进行求解。计算了夹层管内流体域为水和空气的频散关系与导波模式,求解了不同阶次的截止频率。研究表明,不同流体介质的夹层输流管道频散曲线解析解与数值解基本吻合,弯曲模态在一定频率之后会产生偏差,结果验证了铁木辛克梁模型运用在夹层管道上的可行性。再次,对部分浸没于液体的输流管道进行振动声辐射研究,考虑内外流场作用计算不同浸没深度管道的水下声压应力分布情况和不同激励频率的管道声辐射导致水下不同位置的声压级变化曲线,研究表明,在同一浸没深度的水下声压级变化曲线形式一致。最后,运用COMSOL Multiphysics的固体力学和声学模块与ANSYS的Modal和Acoustic模块同时建立管道有限元模型,分别对添加阻尼片和不添加阻尼片管道进行模态实验,与仿真结果相比较。验证了阻尼片添加在管道不同位置的减振效果。说明了声固耦合理论对管道耦合特性研究具有可行性。