本文關鍵詞：井下渦輪鉆具渦輪葉片造型及優(yōu)化研究

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【摘要】：石油開采過程中,渦輪鉆具作為動力單元在各種先進鉆采設備和工具中得到了廣泛應用和迅速發(fā)展。本文說明了渦輪鉆具的常見型式與特征,闡述了渦輪鉆具的輸出特性,并參考現(xiàn)有渦輪鉆具確定了所設計渦輪鉆具渦輪的結構模型及參數(shù)計算方法。渦輪鉆具的主要部件是渦輪定、轉子,作為渦輪鉆具的基本動力單元,它們的主要作用是將流體的水力能轉化為機械能。渦輪葉片作為決定渦輪性能的核心部件,對其造型設計是非常重要的。渦輪葉片的表面為自由曲面,現(xiàn)有渦輪鉆具葉片設計方法存在效率低,使用性能差的缺點。為了提高渦輪葉片的設計效率及其水力性能,以?172mm渦輪鉆具為對象,在查閱文獻的基礎上,綜合分析現(xiàn)有的渦輪葉片造型方法,確定選用五次多項式作為葉片葉型的優(yōu)化設計方法,由此提出了一種滿足要求的渦輪葉片參數(shù)化模型。借助于數(shù)學工具MATLAB求解得到渦輪葉片葉型方程,然后基于UG創(chuàng)建渦輪葉片及定、轉子的三維模型,結合NX Flow對模型的水力性能進行CFD分析,得到了在額定流量條件下渦輪內(nèi)流場壓力和速度分布規(guī)律,對各工況條件下的渦輪葉片水力性能進行分析,后與試驗數(shù)據(jù)分析對比,驗證了本文渦輪葉片設計方法的有效性。通過CFD分析,很好的將不同工況下的渦輪鉆具水力性能展現(xiàn)了出來,對渦輪葉片的優(yōu)化設計具有指導作用。
【關鍵詞】：渦輪鉆具 葉片 造型優(yōu)化
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE921.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-11
• 1.1 研究的目的及意義7
• 1.2 研究的背景及來源7-8
• 1.3 課題研究的現(xiàn)狀8-9
• 1.4 研究的技術路線及內(nèi)容9-11
• 第二章 渦輪鉆具概述11-19
• 2.1 井下動力鉆具11-12
• 2.2 渦輪鉆具工作原理12-14
• 2.3 渦輪鉆具結構及分類14-15
• 2.4 渦輪鉆具優(yōu)缺點15-16
• 2.5 渦輪鉆具理論特性16-17
• 2.6 渦輪鉆具能量損失17-18
• 2.7 本章小結18-19
• 第三章 渦輪結構設計19-24
• 3.1 渦輪鉆具性能參數(shù)19
• 3.2 定轉子幾何尺寸的確定19-22
• 3.3 渦輪定轉子設計圖22-23
• 3.4 本章小結23-24
• 第四章 渦輪葉柵及葉片計算24-35
• 4.1 渦輪葉片設計流程24
• 4.2 渦輪葉柵流動理論24-25
• 4.3 渦輪葉柵流動模型25
• 4.4 渦輪葉柵流動分析25-27
• 4.5 渦輪葉柵參數(shù)設計27-32
• 4.5.1 渦輪葉柵參數(shù)27-30
• 4.5.2 渦輪葉柵液流角設計30-32
• 4.6 渦輪葉片幾何參數(shù)確定32-34
• 4.7 本章小結34-35
• 第五章 渦輪葉片造型及建模35-49
• 5.1 渦輪葉片葉型結構35-36
• 5.2 渦輪葉片葉型設計要求36
• 5.3 渦輪葉片優(yōu)化設計流程36
• 5.4 渦輪葉片造型方法36-39
• 5.4.1 葉型參數(shù)化設計方法37-38
• 5.4.2 葉型的多項式擬合38-39
• 5.5 葉片型線方程求解39-41
• 5.6 基于MATLAB實現(xiàn)葉型設計41-43
• 5.7 渦輪葉片及定轉子建模43-48
• 5.8 渦輪葉片制造材料要求48
• 5.9 本章小結48-49
• 第六章 基于NX渦輪葉片水力性能分析49-64
• 6.1 UG NX概述49
• 6.2 CFD模型的建立49-50
• 6.3 模型的離散化50-51
• 6.4 數(shù)值計算方程51-52
• 6.5 邊界條件設置52
• 6.6 數(shù)值模擬步驟進程52-56
• 6.7 流場模擬結果分析56-59
• 6.8 模擬值與試驗值對比59-63
• 6.9 本章小結63-64
• 第七章 總結與展望64-65
• 7.1 課題的總結64
• 7.2 課題的展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：778539