附壁脈沖射流噴嘴可用于井下切割和破巖等工藝。為分析脈沖噴嘴在深井環(huán)境下的工作性能,在30 MPa高圍壓條件下,對(duì)噴嘴內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)下的射流壓力脈動(dòng)性能。研究結(jié)果表明:噴嘴射流脈沖頻率隨著反饋通道直徑增大而增大,壓力脈動(dòng)幅值呈現(xiàn)先增加后下降,最大壓力脈動(dòng)幅值為0. 154 MPa;噴嘴射流的壓力脈動(dòng)幅值隨著附壁夾角增大而增大,但脈沖頻率先增加后基本保持穩(wěn)定;隨著出口直徑增加,脈沖頻率先基本保持不變?cè)贉p小,后又基本保持不變,壓力脈動(dòng)幅值不斷減小,最大壓力脈動(dòng)幅值為0. 332 MPa;雷諾數(shù)在2. 3×10⁵～5. 6×10⁵時(shí),脈沖頻率隨雷諾數(shù)的增加呈線性增加;斯特勞哈爾數(shù)呈現(xiàn)略微下降趨勢(shì),但總體變化不大;附壁脈沖射流噴嘴流量與脈沖頻率成正比。研究結(jié)果可為脈沖射流噴嘴的發(fā)展和現(xiàn)場應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2020,48(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

附壁脈沖射流噴嘴流體域模型圖

為確保計(jì)算精度，數(shù)值模擬求解前需要對(duì)網(wǎng)格無關(guān)性進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)整體網(wǎng)格數(shù)量的不同，分別劃分了總數(shù)為56萬、77萬、114萬、143萬、184萬、205萬和223萬的7種非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)C的頻率和該點(diǎn)壓力脈動(dòng)幅值，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，網(wǎng)格數(shù)量從184萬增加到223萬時(shí)，頻率基本保持不變，脈動(dòng)幅值相對(duì)變化率為1.76%。因此，在保證求解精度和考慮成本的前提下，數(shù)值模擬最終網(wǎng)格總數(shù)選定為184萬。1.6 數(shù)值模擬方法驗(yàn)證

改變?nèi)肟诹髁看笮∵M(jìn)行3組數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)擬合曲線進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。圖4中橫坐標(biāo)表示雷諾數(shù)，縱坐標(biāo)表示反饋通道中間處的壓力波動(dòng)頻率。由圖4可知，數(shù)值模擬值與試驗(yàn)擬合曲線非常接近，最大相對(duì)誤差為1.48%，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。圖4 數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3331854