消防炮具有大流量、远射程和高射高等诸多优点,目前已被广泛应用于各类大型火灾救援作业。直流式消防炮和传统导流式消防炮的炮口开度不可调节,当入射流体的流量或压力变化较大时,将导致射流发散,射程较近,灭火效率降低,因此不适用于大规模火灾的扑救。自适应炮头在其内部增设了可对炮口开度进行调节的自适应机构,使消防炮能够随入射流体流量和压力的变化自动调整炮口开度,提高射流稳定性、射程和灭火效率。在实际使用过程中,由于入射流体的压力和流量脉动,消防炮自适应炮头射流系统将不可避免地产生振动。当流体脉动频率接近射流系统固有频率时,射流系统可能发生剧烈振动,影响射流稳定性,甚至可能造成结构破坏。所以,本文以消防炮自适应炮头射流系统为研究对象,对其自由振动、强迫振动和参数振动等动力学行为进行研究。气液混合流体动态体积弹性模量分析。考虑气液混合流体组分的实际变化过程,以完全空化模型为基础,采用集中参数法,建立了气液混合流体动态体积弹性模量理论模型。分析了主要参数对动态体积弹性模量的影响规律,通过样本实验数据对理论模型的有效性和正确性进行了验证。消防炮自适应炮头射流系统自由振动分析。建立了考虑流固耦合特性和离散连续耦合特性的射流系统自由振动动力学模型和方程。对射流系统进行了模态分析,完成了射流系统各阶固有频率对设计参数的灵敏度公式推导及变化规律分析。消防炮自适应炮头射流系统强迫振动分析。建立了射流系统强迫振动动力学方程。确定了外激励频率分别为流体压力脉动频率和接近各阶固有频率稳态值时射流系统的强迫振动时域和频域响应。消防炮自适应炮头射流系统参数振动分析。建立了考虑流体单元等效刚度周期性波动的射流系统参数振动动力学模型和方程。采用多尺度法完成了射流系统主共振和组合共振的公式推导,确定了射流系统的主共振和组合共振响应。消防炮自适应炮头射流系统动力学实验研究。搭建了射流系统动力学实验台,对流体压力脉动频率和射流系统的固有频率进行了测试。通过模态实验所得射流系统一阶固有频率与前述理论计算结果进行了对比,验证了消防炮自适应炮头射流系统动力学模型的准确性。