陈德锦，严 谨，罗杨阳，邹律龙

(广东海洋大学，广东湛江524088)

0 引 言

输流管道作为传递动量流和能量流的主要工具，被广泛应用于机械、船舶、工业等领域。由内外钢管与中间层填充轻质材料组成的夹层管道由于自身减振降噪隔热保温等优良性能，常被用作输流管道。目前对夹层输流管道的研究主要集中在热学性能与强度的研究，对夹层输流管道声模态的研究较少。声学性能分析是管道故障声检测的核心技术，所以研究夹层管道振动及内部声波导模式是非常必要的。

目前基于声固耦合理论研究管道响应的主要方法包括：解析法、实验法和数值分析法[1]，其中采用数值分析法的研究居多。解析法一般把输流管道简化为梁模型或圆柱壳模型。此方法物理意义清晰、明确，便于揭示本质。郭文杰等[2]利用半解析法对部分浸没圆柱壳结构实现了声固耦合系统的建模与求解，并讨论了部分浸没圆柱壳体的前四阶耦合周向波型，但是，此方法使用条件苛刻，对于复杂结构，解析法的求解十分困难。Maze等[3]通过实验法得出了薄壁壳声模态模型单边受载和不受载时管壁弹性波的频散曲线存在“排斥现象”。声学实验易受外界环境的影响，测试结果容易出现误差。基于声固耦合的管道结构与声模态数值研究，蒋謇等[4]通过数值计算得到了孔隙介质包裹充液管道的纵向导波频散曲线，分析了孔隙介质参数和壁厚对频散曲线的影响。张术臣等[5]通过数值分析法计算了圆管的纵向导波和周向 Lamb波的频散曲线，得出了这两种模态的波动特性。……