围压工况下附壁脉冲射流喷嘴性能研究

发布时间：2021-08-09 09:57

　　附壁脉冲射流喷嘴可用于井下切割和破岩等工艺。为分析脉冲喷嘴在深井环境下的工作性能,在30 MPa高围压条件下,对喷嘴内流场进行了数值模拟,分析了不同结构和运行参数下的射流压力脉动性能。研究结果表明:喷嘴射流脉冲频率随着反馈通道直径增大而增大,压力脉动幅值呈现先增加后下降,最大压力脉动幅值为0. 154 MPa;喷嘴射流的压力脉动幅值随着附壁夹角增大而增大,但脉冲频率先增加后基本保持稳定;随着出口直径增加,脉冲频率先基本保持不变再减小,后又基本保持不变,压力脉动幅值不断减小,最大压力脉动幅值为0. 332 MPa;雷诺数在2. 3×10⁵～5. 6×10⁵时,脉冲频率随雷诺数的增加呈线性增加;斯特劳哈尔数呈现略微下降趋势,但总体变化不大;附壁脉冲射流喷嘴流量与脉冲频率成正比。研究结果可为脉冲射流喷嘴的发展和现场应用提供一定的指导。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

附壁脉冲射流喷嘴流体域模型图

为确保计算精度，数值模拟求解前需要对网格无关性进行验证。根据整体网格数量的不同，分别划分了总数为56万、77万、114万、143万、184万、205万和223万的7种非结构化网格，得到监测点C的频率和该点压力脉动幅值，结果如图2所示。从图2可以看出，网格数量从184万增加到223万时，频率基本保持不变，脉动幅值相对变化率为1.76%。因此，在保证求解精度和考虑成本的前提下，数值模拟最终网格总数选定为184万。1.6 数值模拟方法验证

改变入口流量大小进行3组数值模拟，将数值模拟结果与试验拟合曲线进行对比，结果如图4所示。图4中横坐标表示雷诺数，纵坐标表示反馈通道中间处的压力波动频率。由图4可知，数值模拟值与试验拟合曲线非常接近，最大相对误差为1.48%，验证了数值模拟方法的可靠性。图4 数值模拟结果与试验结果对比图

【参考文献】：
期刊论文
[1]结构参数对自激脉冲射流特性影响的统计分析[J]. 高传昌,胡一伟,李欢,马文良.  排灌机械工程学报. 2018(04)
[2]小流量射流流量计的数值模拟与设计[J]. 王莹,黄学章,张承丽.  仪表技术与传感器. 2017(06)
[3]无尾桨直升机发展综述[J]. 陈晨,李凤鸣.  中国科技信息. 2016(13)
[4]水力脉冲射流钻井提速技术在江苏油田的应用[J]. 秦春,陈小元,李禹,郭俊平.  石油机械. 2015(05)
[5]装有脉冲喷嘴的PDC钻头井底流场模拟[J]. 况雨春,秦超,陈瑞诚.  石油机械. 2014(05)
[6]用于叶尖射流扩稳的Coanda喷嘴参数化研究[J]. 王前,胡骏,李亮.  航空计算技术. 2014(02)
[7]液动射流式冲击器结构设计及试验研究[J]. 张海平,索忠伟,陶兴华.  石油机械. 2011(07)
[8]射流元件附壁与切换流动规律研究[J]. 汪志明,薛亮.  水动力学研究与进展A辑. 2007(03)

博士论文
[1]射流式水力振荡器理论分析与试验研究[D]. 柳鹤.吉林大学 2014



本文编号：3331854