射流式水力振荡器工作参数数值模拟.pdf

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1、２０１６年第４５卷石油矿场机械第４期第４７页犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１６，４５（４）：４７５１文章编号：１００１３４８２（２０１６）０４００４７０５射流式水力振荡器工作参数数值模拟那枫（中国石油技术开发公司，北京１０００２８）摘要：通过ＣＦＤ数值模拟方法分析射流式水力振荡器内部复杂流场，尤其在射流式压力脉冲短节内部由射流元件、缸体、活塞、节流盘所组成的复杂流场的速度场、压力场变化情况。

2、运用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ、Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ、ＦＬＵＥＮＴ软件，建立合理模型，选择合理的数值计算方法，进行了射流式水力振荡器内部流场数值模拟研究，对优化该工具的结构设计具有指导性意义。关键词：水力振荡器；工作参数；数值模拟中图分类号：ＴＥ９２１．２文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３４８２．２０１６．０４．０１２犖狌犿犲狉犻犮犪犾犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犠狅狉犽犻狀犵犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊犳狅狉犎狔犱狉犪狌犾犻犮犗狊犮犻犾犾犪狋狅狉犑犲狋ＮＡＦｅｎｇ（犆犺犻狀犪犘犲狋狉狅犾犲狌

3、犿犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犪狀犱犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犆狅狉狆狅狉犪狋犻狅狀，犅犲犻犼犻狀犵１０００２８，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＢｙＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｐｌｅｘｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｓｉｄｅｔｈｅＪｅｔｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｉｔｈｉｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓｅｊｅｔｎｉｐｐｌｅｂｙＪｅｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ，ｐｉｓｔｏｎｓ，ｔｈｒｏｔｔｌｅｐｌａｔｅｃｏｎｓｉｓｔ

4、ｉｎｇｏｆｃｏｍｐｌｅｘｆｌｏｗｆｉｅｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅｓ．ＵｓｉｎｇＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ，Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ，ＦＬＵＥＮＴｓｏｆｔｗａｒｅａｒｅｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｒａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｓｅｌｅｃｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｓｔｕｄｙｊｅｔｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｒ

5、ｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｏｏｌ，ｗｈｉｃｈａｒｅｏｆｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ射流式水力振荡器是基于振动减摩技术和射流重分析了射流式水力振荡器的压力参数变化情况，式冲击回转技术的一种用于定向钻井领域的新工对优化该工具的结构设计具有指导性意义。具。摩擦阻力和转矩是定向钻井过程中不可忽视的１模型的建立问题，随着水平井、大斜度井、大位移井、连续管钻井等复杂井眼数量的

6、增多，都将减摩降扭作为一项重１．１结构模型要课题来研究。射流式冲击回转技术具有耐高背射流式压力脉冲短节流体计算域的结构模型如压、结构简单、深井稳定性好等特点，广泛应用到地图１所示，采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件建模。结构模型包［１６］质勘探领域，受到石油钻井领域的青睐。括射流元件内部流域、缸体上下腔流域、两侧排空流射流式水力振荡器是依靠高速喷射流体的自然道、节流盘流域。射流元件驱动活塞做往复运动，与物理特性来工作的，内部流场变化非常复杂。本文以往射流式冲击系统模拟不同，活塞上下表面随活应用Ｓｏｌｉｄｗｏｒ

7、ｋｓ、Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ、ＦＬＵＥＮＴ软件，对射塞进行往复运动的同时，由于活塞杆插入节流盘中流式水力振荡器内部流场进行了数值模拟研究，着间的锥形孔，造成过流断面面积变化，活塞杆下表面收稿日期：２０１５１１２１作者简介：那枫（１９７１），女，黑龙江阿城人，工程师，主要从事石油设备的技术管理工作，Ｅｍａｉｌ：ｎａｆ＠ｃｐｔｄｃ．ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。·４８·石油矿场机械２０１６年４月也会随着活塞做往复

8、运动。数值模拟计算将以此结构模型为计算基础，将此Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ建立的结构模型通过中间转换格式．ｓｔｅｐ或．ｎａｓ文件导入ＡｌｔａｉｒＨｙｐｅｒｍｅｓｈ软件进行几何清理、网格划分、定义初始边界条件等操作，建立完善的数值模拟计算模型。图２射流式水力振荡器流体计算域和ＣＦＤ网格模型为了保证数值模拟分析结果的准确性，需要对网格模型进行网格依赖性检测。在相同初始、边界条件下，分别采用粗糙、中等、精细网格模型进行计算，对所得到的结果