在船舶与海洋工程领域，圆柱壳广泛应用于水下航行器结构和管道结构。针对充液圆柱壳，已有不少学者对其振动特性进行了研究，形成了相对完善的理论基础。然而，对于部分充液圆柱壳，当内部的液体受到扰动时，流体自由液面产生的晃荡效应会对圆柱壳耦合振动及声学性能产生影响。本文考虑自由液面晃荡效应，研究内部部分充液圆柱壳的耦合振动，揭示自由液面晃荡对系统的影响机理，对于含液舱航行器的声学设计和声学评估具有一定的参考意义。
　　论文首先对无限长半充液圆柱壳与内部晃荡流体耦合系统的自由振动特性进行理论研究。假设流体为不可压缩，基于Flügge薄壳理论和Laplace方程建立了内部含晃荡液体的无限长半充液圆柱壳耦合动力学模型。将壳体位移和流体速度势分别进行傅里叶级数和三角级数以及多项式级数展开，通过自由表面线性晃荡边界条件，得到了满足晃荡边界条件的速度势的解析表达式；利用流固耦合面上速度连续性条件，结合Galerkin积分方法，推导得到考虑晃荡效应后的半充液圆柱壳耦合系统振动控制方程。通过求解特征方程，同时得到自由表面晃荡特性和圆柱壳的自由振动特性，并与有限元结果及文献结果对比，对本文方法的准确性进行验证。
　　然后，将无限长二维耦合模型推广到三维模型，对有限长半充液圆柱壳与内部晃荡流体部分耦合的自由振动特性进行研究。将壳体三向位移展开成三角级数与傅里叶无穷级数组合的双级数形式，流体速度势展开成三角级数与贝塞尔函数组合的形式。通过流体自由表面晃荡边界条件、流固耦合连续性条件，推导得到有限长半充液圆柱壳与内部晃荡流体耦合的振动控制方程以及特征方程，将振动问题转化为数学上的特征值问题。通过数值求解分别得到耦合系统自由表面晃荡频率及其振型、圆柱壳耦合模态频率及其振型，阐释了晃荡效应对耦合系统自由振动的影响，与有限元结果对比后，验证了方法的正确性。
　　接下来，采用数值方法，研究了部分充液深度下圆柱壳与考虑晃荡的流体的耦合振动。采用有限元法，建立不同充液液深下，圆柱壳与内部晃荡液体部分耦合的有限元模型，对不同充液深度下，内部晃荡液体与圆柱壳部分耦合的自由振动、受迫振动特性进行数值分析，详细地讨论了结构参数、液体深度等典型参数对耦合振动的影响。
　　论文最后，设计了两种简支充液圆柱壳试验模型及试验方案，旨在通过试验方法，分两步分别测得内部流体的晃荡模态特性(自由表面晃荡频率及晃荡振型)，以及含晃荡液体的部分充液圆柱壳耦合模态特性，对本文理论方法的正确性进行验证。本文开展了内部液体的晃荡模态试验，测得了三种充液深度下流体自由表面的晃荡频率及模态，试验结果与理论结果及有限元结果对比，吻合良好，验证了本文方法的正确性。试验模型及方案可用于下一步开展内部含有晃荡液体的部分充液圆柱壳耦合模态试验。
　　论文考虑了流体自由表面线性晃荡，分别通过理论方法、数值方法和试验手段对部分充液圆柱壳的耦合振动进行研究。其中，针对半充液圆柱壳与晃荡流体耦合的模型，提出了一种新的解析方法，从理论上初步揭示了晃荡效应对耦合系统振动特性的影响机制，为研究含液舱的圆柱壳耦合声振特性及控制问题提供了理论基础。