連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器的閥口形狀與井下脈沖信號(hào)的質(zhì)量密切相關(guān),將直接影響到地面信息的解碼效果。為了有效降低建立閥口形狀與壓力波關(guān)系時(shí)的復(fù)雜程度,結(jié)合連續(xù)體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想,將閥口的設(shè)計(jì)區(qū)域轉(zhuǎn)化成0-1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將閥口的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為矩陣平移運(yùn)算;并通過(guò)基本幾何形狀組合設(shè)計(jì)閥口形狀,以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的0-1矩陣得出非遮擋區(qū)域的面積;建立任意閥口形狀結(jié)構(gòu)參數(shù)與過(guò)流面積、壓力波的關(guān)系。經(jīng)過(guò)案例分析,設(shè)計(jì)出內(nèi)、外輪廓曲線的閥口形狀。結(jié)果表明,閥口形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)應(yīng)的壓力波與標(biāo)準(zhǔn)的正弦波非常接近,相關(guān)系數(shù)達(dá)到98.2%,可以滿足上傳信號(hào)質(zhì)量的需求,驗(yàn)證了該方法的可行性。

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【部分圖文】：

圖1連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器工作原理

式中,A為轉(zhuǎn)閥的通流面積,m2;Q為鉆井液流量m3/s;Cd為轉(zhuǎn)閥閥口的流量系數(shù);ρ為鉆井液密度,kg/m3;Δp為鉆井液流經(jīng)轉(zhuǎn)閥所產(chǎn)生的壓降,Pa。1.2理想壓力波

圖2閥口形狀拓?fù)鋮^(qū)域

在0°位置處,將設(shè)計(jì)截面剪開,并將網(wǎng)格以正方形網(wǎng)格形式展開,形成設(shè)計(jì)的拓?fù)鋮^(qū)域。在區(qū)域水平方向,是沿著角度方向依次增大;區(qū)域豎直方向,沿著半徑方向依次增大。區(qū)域內(nèi)單元值為0,代表實(shí)體,遮擋流體;1代表空,釋放流體。對(duì)于設(shè)計(jì)對(duì)象,設(shè)計(jì)的區(qū)域展開后可以表示為如圖2所示,圖中黑色區(qū)域單....

圖3閥口形狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

閥口的形狀選用最基本的幾何形狀組合,如直線、圓,組合構(gòu)成光滑的曲線。以半徑方向?yàn)榭v坐標(biāo),范圍[0,R];角度方向?yàn)闄M坐標(biāo),范圍[0,θ],形成坐標(biāo)系。將基本幾何形狀函數(shù)對(duì)應(yīng)的半徑和角度在設(shè)計(jì)域內(nèi)離散化,將所得的離散曲線以r軸為對(duì)稱軸進(jìn)行對(duì)稱操作,即可得到整個(gè)閥口的形狀,如圖3所....

圖4閥口形狀設(shè)計(jì)流程

假設(shè)定閥和動(dòng)閥的閥口形狀為對(duì)稱幾何形狀,控制這些基本形狀的變量為(R,θ),其中定閥對(duì)應(yīng)的變量為(rs1,θs1),…,(rsn,θsn);動(dòng)閥對(duì)應(yīng)的變量為(rr1,θr1),…,(rrn,θrn)。通過(guò)調(diào)節(jié)變量(R,θ),可以得到不同的動(dòng)、定閥拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),利用閥口形狀....

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