输流管道系统不仅能给人们的生活和生产带来极大的便利,也会因管道的内部或外部因素引发水锤现象。水锤在弹性管道中具有明显的间断波特性,在粘弹性管道中由于粘弹性的粘滞作用和延迟作用,会将激波抹平,但粘弹性项的增加会使得控制方程在特定边界条件非线性增强。因此,需要一种既能稳定地处理水锤的间断波问题,又能简便高效地解决粘弹性项的数值方法。本文采用一种新发展的无网格法——有限积分法,数值模拟弹性和粘弹性输流直管轴向耦合振动的响应特性,以水箱-管道-阀门为研究对象,研究内容和相关结果如下:(1)针对弹性输流直管轴向耦合振动四方程模型,应用有限积分法分别配合隐式欧拉法和拉普拉斯数值反演法建立两种不同的数值模式,研究瞬时关阀时输流直管轴向耦合振动的响应特性。将所提出的数值模式的计算结果与前人的研究成果进行对比,吻合良好,表明了有限积分法在处理间断波问题时具有较高的鲁棒性和稳定性,可精确地捕捉到水锤压力的非线性变化过程,但在时间项处理上,拉普拉斯数值反演法在间断处存在一定的数值振荡,隐式欧拉法并未出现,可见在水击问题上有限积分法配合隐式欧拉法的精度更高、稳定性更好。研究结果表明在考虑泊松和连接耦合共同作用时,管道压力水头波动与经典水锤相比,相位出现延迟,与只有泊松耦合相比,由于管道的振动叠加了与液体产生的强迫振动,压力脉动明显加剧。(2)基于粘弹性输流直管轴向振动的二方程模型,考虑恒定摩擦和非恒定摩擦的影响,应用有限积分法和隐式欧拉法分别离散控制方程的空间项和时间项建立数值模式,分别计算了考虑输流直管摩擦项的经典水锤、不考虑摩擦项的粘弹性二方程以及考虑摩擦项的粘弹性二方程三种模型,将数值模拟的结果与前人的成果进行了对比,吻合良好,表明了有限积分法能准确、稳定地处理粘弹性项和摩擦项。数值结果表明摩擦和粘弹性对输流直管轴向振动响应有明显的衰减作用,而粘弹性的衰减作用大于摩擦的作用。(3)基于粘弹性四方程,考虑管道与液体的流固耦合作用,空间项和时间项分别应用有限积分法和隐式欧拉法进行离散,将数值计算结果与前人的结果进行了对比,结果吻合良好,表明了有限积分法能准确地模拟粘弹性管道中轴向流固耦合问题。数值模拟结果与粘弹性经典水锤进行对比,结果表明在较长管道中,泊松耦合使得粘弹性输流直管耦合响应振动的幅值增大,相位超前,连接耦合使得响应振动的幅值减小,相位延迟;在较短管道中泊松耦合使得幅值略微增大,泊松加连接耦合使得幅值增大,相位延迟。