聚能射孔压力脉动及射孔段套管动力强度安全性分析.pdf

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1、分类号TE932学号152020353密级·全日制专业型硕士学位论文题目聚能射孔压力脉动及射孔段套管动力强度安全性分析作者姓名曹亭导师姓名、职称窦益华教授学科(专业)名机械工程称提交论文日期2018年5月30日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并

2、表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：_______

3、___·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文摘要论文题目：聚能射孔压力脉动及射孔段套管动力强度安全性分析专业：机械工程硕士生：曹亭(签名)导师：窦益华(签名)摘要聚能射孔弹爆轰后产生的高温高压高速射流侵彻射孔枪和套管，同时产生的冲击波会使射孔液剧烈波动，从而形成射孔液压力脉动，它们的共同作用会影响射孔段套管的动力强度安全性，但射孔液压力脉动作用下套管的动力响应机理及套管的动力强度安全性尚有待深入研究。应用平衡常数法确定单质炸药爆轰产物组分；依据爆轰理论和米海尔里逊方程推导爆容计算公式；考虑最大爆热实现程度，

4、修正Berthelot最大爆热值分析方案；根据爆轰产物的平均比热容，建立含氧系数的爆温计算公式；基于Kamelet法和最大释能原理求解爆速和爆压。针对含铝混合高能炸药，考虑铝氧摩尔比与装药密度的影响，基于体积加权法和Kamelet法，构造爆热、爆速和爆压分析新方法。应用LS-DYNA软件，建立射孔弹、射孔枪和套管的三维有限元模型，运用ALE算法实现射流形成及侵彻过程中的大变形模拟和流固耦合，分析射流形成及侵彻射孔枪和套管的动态过程，分析考虑射孔弹间相互影响的射孔系统能量转换和分布规律、射流速度变化规律、套管和射孔枪应力变化规律。根据射孔

5、系统能量转换和分布规律，确定射孔弹冲击波和爆轰产物的能量。依据冲击波在相变界面传播的连续性和Tait物态方程，推导冲击波初始压力计算公式；考虑套管的复杂边界和爆距的影响，建立冲击波传播规律表达式，得到直达冲击波的理论分析方法；根据冲击波反射原理，建立射孔液、套管交界面参数求解的近似图解法和反射压力波的理论分析方法；应用直达波和反射波叠加原理，建立压力脉动规律理论分析方法。应用Workbench软件，建立射孔段套管有限元三维模型，分析射孔压力脉动下套管的瞬态动力响应，得到射孔段套管的动态应力分布与变化规律，分析未射孔、射孔套管的强度安全性

6、，对比动、静压力作用下射孔段套管的强度安全性。通过研究，建立单质炸药爆轰参数分析新方法，提高计算精度；构造一种新的含铝混合高能炸药爆热爆速爆压分析方法；实现聚能射流形成及侵彻射孔枪和套管的流固耦合和动态仿真；建立聚能射孔压力脉动规律的理论分析方法，分析动、静压力作用下射孔段套管的强度安全性。相关研究成果可为聚能射孔压力脉动及射孔段套管动力强度安全性分析提供参考。关键词：聚能射孔爆轰参数压力脉动有限元套管强度论文类型：综合研究（本文得到国家自然科学基金项目，编号：51374171“高温高压深井射孔压力脉动及管柱动力响应机理研究”的资助）I

7、I英文摘要Subject：AnalysisofPressurePulsationandSafetyofShearStrengthofCasingduringperforatingSpeciality：MechanicalEngineeringName：CaoTing(signature)Instructor：DouYihua(signature)ABSTRACTThehigh-temperatureandhigh-pressurehigh-speedjetswillperforatetheperforationgunandthecasi

8、ng,inaddition,theperforatingfluidstronglyfluctuatetoformpressurepulastionundertheactionofshockwaves.The