压力输水管道是水利水电枢纽中的重要组成部件,在水电站运行过程中,机组突然的丢、增负荷以及阀门的快速启闭会诱发管内流体的水力暂态过程甚至产生极端的非恒定流动现象—水击。水击现象对水电站有压引水系统和机组的运行均有不利影响:若尾水管中水击压力降低过多形成过大负压,可能使尾水管发生严重的汽蚀;若水击压力升高过大,可能导致管道的爆裂。同时水击压力的升降还将促使弱约束管道振动,管道振动又将引发新的水力暂态过程,这种结构与流体之间的相互耦合作用即为管道系统中的流固耦合作用。对水击的理论研究可分为经典水击理论与流固耦合水击理论。经典水击理论历史悠久,因此其缺陷不可避免:其推导过程经过大量简化,精确度不高同时忽略了管道动力特性对流体运动的影响。但由于其简单易行,被广泛用于指导实际的工业生产。随着现代科学技术的进步和大量学者对水击研究的深入,水击理论经过改进和优化,最终形成考虑管道动力特性与流体间相互作用的流固耦合水击理论,经过不断发展与完善,如今流固耦合水击理论已在水利水电工程、土木工程、石油工程等诸多领域得到广泛应用。本文在理清了经典水击理论和流固耦合水击理论及其求解方法的基础上,首先进行水击试验,利用压力管道实体模型模拟阀门的快速启闭状况,探究水流的暂态过渡过程以及引发的管道振动问题,量测水击压力和管道振动的历时曲线,寻找其规律,总结其特征,为压力管道流固耦合水击数值仿真分析提供对比资料;其次运用经典水击理论数值方法(解析法、特征线法)对此物理模型进行求解;最后重点研究了ADINA有限元软件对流固耦合问题的计算原理,基于ADINA数值仿真平台建立压力管道水击的流固耦合模型,利用ADINA-FSI求解模块进行流固耦合水击计算,将成果与实测数据、经典水击理论数值算法结果进行分析比较,以此来探讨使用流固耦合水击计算的合理性和必要性,总结水压脉动特征,探究管道振动规律,同时探究水击压强极值与阀门线性关闭时间、管长、壁厚的基本规律。