流体驱动式管道检测机器人无需外部能源设备进行能源供给,适用于长距离运输管道中的清淤、检测等过程中。目前,对于采用数值方法对压差式管道机器人的研究,大部分是集中在一维或者二维模型,且在考虑流固耦合问题情况下研究机器人的运行状态的相关工作很少。本文将采用三维模型,且结合欧拉-拉格朗日(CEL)方法对压差式管道机器人在管内的运行特性进行研究。首先,本文对管道机器人的结构及工作原理进行了分析,对机器人两端采用的皮碗材料的特性进行了实验研究,利用工程上广泛使用的单轴拉伸实验方法获得该材料的应力应变曲线。结合超弹性本构理论,选择Neo-Hookean、Yeoh和Mooney-Rivlin三种模型做重点研究。通过分析不同模型下的计算结果,并作对比,确定该材料的本构模型和模型常数。设计管道机器人本体结构,合理简化各部件的几何模型,并建立有限元模型。基于流体力学的基本控制方程和流固耦合的相关理论,分析管道内机器人运行规律,并合理设置边界条件,建立数值仿真模型。通过数值算例,对模型建立的合理性进行了验证。分析机器人在管内运行过程中引起速度波动和维持速度波动的主要原因,并建立速度波动的数学模型,进而对机器人进行动力学分析。通过数值仿真,得到不同工况下管道机器人的速度波动曲线,获得了各外部主要因素对速度波动的影响规律。最后,分析影响机器人通过性的主要因素,建立管道机器人的参数化模型,推导出单双舱段机器人在过弯过程中的各尺寸满足的关系式,并分析过弯机理。通过数值仿真,获取运行速度、驱动力、摩擦力等参数,探究各主要设计参数对机器人本体的通过性的影响规律,为压差式管道机器人结构的优化设计提供依据。