【摘要】：地?zé)豳Y源作為清潔可再生能源,其發(fā)電技術(shù)不受季節(jié)、氣候限制,并且可大幅度降低溫室效應(yīng)和酸雨對(duì)環(huán)境的影響。除此之外其發(fā)電成本僅為太陽(yáng)能發(fā)電的10%,只有風(fēng)力發(fā)電的一半。它的儲(chǔ)量可觀,僅開發(fā)地殼中2%的干熱巖資源儲(chǔ)量就能產(chǎn)生2×10~(38)J的能量,相當(dāng)于8.6×10~(27)t標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱量。由于干熱巖通常埋深在地表3千米到10千米以下,巖石致密切硬度較高、可鉆性差,再加上溫度通常在200℃-600℃,導(dǎo)致鉆進(jìn)過(guò)程中鉆進(jìn)效率低、鉆井周期過(guò)長(zhǎng),使得鉆進(jìn)成本的居高不下成為世界難題。潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)在大硬度、高強(qiáng)度以及強(qiáng)研磨性的干熱巖地層鉆進(jìn)中有廣闊的應(yīng)用前景。目前發(fā)展較為成熟的氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù),其單次沖擊功比常規(guī)液動(dòng)潛孔錘要大很多,碎巖效率也高很多。但由于液動(dòng)潛孔錘驅(qū)動(dòng)介質(zhì)的不可壓縮性使得液動(dòng)錘在工作過(guò)程中受深井內(nèi)圍壓影響小,并且液動(dòng)錘能量轉(zhuǎn)化率高,以及應(yīng)用范圍廣等眾多優(yōu)點(diǎn)使得國(guó)內(nèi)外的高校、研究院、鉆具公司研究設(shè)計(jì)鉆進(jìn)效率可以比肩氣動(dòng)錘的高能液動(dòng)錘。盡管取得了一定的進(jìn)展但目前為止市場(chǎng)還沒(méi)有出現(xiàn)廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。面對(duì)干熱巖鉆進(jìn)中對(duì)高能液動(dòng)錘的迫切需求,本文針對(duì)SC86H高能射流式液動(dòng)潛孔錘的硬質(zhì)合金射流元件與硬質(zhì)合金活塞桿易破碎問(wèn)題,研究設(shè)計(jì)過(guò)載保護(hù)裝置,并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析完成保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)的數(shù)值優(yōu)化,進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可靠性。本文主要工作內(nèi)容有:(1)在研究潛孔錘發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)目前市場(chǎng)液動(dòng)錘的研究現(xiàn)狀,提出存在的部分問(wèn)題,總結(jié)出本文的研究目的與研究計(jì)劃。(2)為解決SC86H型高能液動(dòng)錘中的硬質(zhì)合金射流元件脆性大,當(dāng)受到較大沖擊載荷時(shí)易斷裂的問(wèn)題。研究并設(shè)計(jì)改變沖擊應(yīng)力波在射流式液動(dòng)錘傳播路徑的結(jié)構(gòu),基于Ansys/Ls-dyna顯示動(dòng)力學(xué)分析方法,對(duì)液動(dòng)錘在回程過(guò)程中,活塞桿—沖錘系統(tǒng)撞擊中接頭與撞擊缸體兩種不同的模型進(jìn)行仿真分析,探究在兩種不同模型中,應(yīng)力傳播路徑的變化以及射流元件受到的沖擊應(yīng)力大小的變化。(3)根據(jù)流體力學(xué)理論結(jié)合仿真模擬技術(shù),設(shè)計(jì)安全閥裝置來(lái)防止過(guò)大的射流流量進(jìn)入潛孔錘工作結(jié)構(gòu)。建立安全閥內(nèi)部流場(chǎng)的三維模型,運(yùn)用hypermesh軟件對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分,然后在Fluent中設(shè)置相關(guān)仿真參數(shù),得到的模擬結(jié)果用于安全閥尺寸參數(shù)的確定。(4)分別開展中接頭與安全閥的臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證中接頭對(duì)射流元件的保護(hù)作用,確保安全閥對(duì)液動(dòng)錘工作性能不影響并且在過(guò)載工作時(shí)及時(shí)保護(hù)液動(dòng)錘內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P634.4

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2 郭天齡;郭s，

本文編號(hào)：2669485