搅拌器桨叶设计与仿真分析

发布时间：2017-05-11 05:03

  本文关键词：搅拌器桨叶设计与仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对液固混合钻井液在长途封闭储罐运输过程中,可能出现的固相颗粒沉淀问题进行了实验和CFD仿真研究。搅拌器广泛应用在化工和环保等工程领域,但目前针对搅拌器内工质的流动特性及搅拌效果的研究相对较少。本文根据流体动力学的相似性原理,研制了-套小尺寸的实验装置,并基于此对搅拌器内钻井液的流动特性及搅拌效果进行了观测和分析,研究了液固两相流体在储运过程中流体形态变化,以及两相流在搅拌器和重力场共同作用下,固体颗粒运动轨迹。并以此为模型,利用FLUENT商业软件进行了数值仿真分析,结果表明数值结果与实验观测结果定性相符。为了保证钻井液不会出现底部沉淀并取得良好的搅拌效果,在充分考虑桨叶结构强度的前提下,本文采用CFD仿真方法,对桨叶的尺寸及几何形状进行了优化设计,并给出了一种最佳的桨叶形式,并对出液口的开口位置给出了建议。
【关键词】：钻井液 液固两相 有限元分析 搅拌器 桨叶
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.72;TE254
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 钻井液系统介绍9-11
• 1.3 桨叶设计11-13
• 1.4 技术路线13-16
• 第二章 桨叶形状、性能及流场特性的水介质实验及仿真分析16-30
• 2.1 实际搅拌介质物性及技术要求16-24
• 2.1.1 试验台设计16-18
• 2.1.2 桨叶形状与搅拌效果实验研究18-19
• 2.1.3 实验小模型流场仿真分析19-20
• 2.1.4 小模型在不同转速下流场分布对比分析20-24
• 2.2 相同雷诺数下不同模型流场分布对比分析24-25
• 2.3 相同模型不同桨叶形式流场分布对比分析25-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 真实钻井液搅拌实验研究与仿真分析30-44
• 3.1 实验钻井液物性参数30
• 3.2 桨叶偏转角度的确定30-32
• 3.3 实验模型临界转速的确定32-35
• 3.3.1 临界转速实验32
• 3.3.2 临界转速下仿真分析32-35
• 3.4 实验模型与实际结构的相似关系35-38
• 3.4.1 按理论计算确定实际临界转速35-37
• 3.4.2 搅拌功率计算37-38
• 3.5 向上轴流与向下轴流流场仿真对比分析38-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 桨叶结构设计及流体流动仿真分析44-52
• 4.1 桨叶结构设计与强度分析44-45
• 4.1.1 桨叶结构设计44
• 4.1.2 桨叶强度分析44-45
• 4.2 流体流动仿真分析45-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第五章 结论及建议52-54
• 参考文献54-58
• 发表论文和参加科研情况说明58-60
• 致谢60

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