管道清管器依靠皮碗与管道内壁形成密封,使流体介质在其前后形成压力差进而驱动其前进,同时对垢层起到刮擦作用以达到清洁管道的效果。密封皮碗力学行为直接影响清管器的通过性及清洁能力,但目前其研究主要集中于单一固体模型而忽略了流体的影响。为进一步研究实际管道中流体介质与清管器的强流固耦合作用,分析皮碗橡胶材料大变形行为,探索密封皮碗与管道间的接触摩擦特性,本文基于有限元软件Abaqus,分别建立清管器在直管道运行的单一固体模型和流固耦合模型:前者采用准静态方法,模拟其以恒定速度牵拉的运行工况;后者采用CEL方法,模拟其在流体介质推动下的运行工况。分析结果表明:两种模型所得皮碗变形、等效应力分布情况及其数值基本一致;最大等效应力均位于皮碗夹持根部位置,满足材料的强度要求;接触应力分布情况相似但数值存在差距,最大接触应力均分布在皮唇中部与管道接触位置,但由于流体对皮碗内侧的扩张作用,流固耦合模型所得皮碗与管道之间接触应力相对较高,接触面积也较大,产生的摩擦力高于单一固体模型31.7%。因此,采用单一固体模型预测清管器在实际管道运行过程中的摩擦阻力时偏于保守。在后续研究中,仍需继续探究多工况下两种模型间的差异。