自动防斜钻井液压系统研究及其旋转导向套CFD仿真分析

武汉科技大学 硕士学位论文 自动防斜钻井液压系统研究及其旋转导向套CFD仿真分析 姓名：曹铭 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：曾良才 20070429 武汉科技大学 硕士学位论文 第1 页 摘 要 近年来，随着计算流体力学( c F D ) 的发展，从研究自动垂直旋转导向系统机理出发， 使用数值仿真研究自动垂直旋转导向系统内流场的流动，利用数值仿真结果来指导自动垂 直旋转导向系统的设计己经成为重要的研究方向。采用数值模拟手段，一方面可以节省试 验的资源，缩短新产品的研制时间：另一方面它可以显示从试验中难以得出的流动特征的 细节。本文应用C F D 软件F l u e n t 研究自动垂直旋转导向系统的内部流动，主要做了以下 几方面工作： 1 ．概述了自动垂直旋转导向系统研究的国内外研究成果，综合叙述了研究流场的基本 方法。 2 ．介绍了自动垂直旋转导向系统结构，阐述了纠斜液压系统工具控制工作原理和控制 方式，分析了导向套的力学性能。 f 3 ．考虑到旋转钻具导向套曲面的复杂性，本文利用造型软件P t o ／E 对旋转钻具导向套内 过流部件进行造型，叙述了旋转钻具导向套的实体造型过程，然后将整体造型结果导入到 G a m b i t 中对实体模型进行处理划分网格，并简要介绍了网格生成技术，应用F l u e u t j r J " 别计 算了多种工况下的流动，得到了多种三维湍流场的分析结果，包括静压分布图、总压分布 图以及速度矢量分布图等，为下一步优化旋转钻具导向套设计提供了相关数据和改进的方 向。 4 ．介绍了湍流与计算流体力学的发展现状及在工程中的应用，对计算模型进行了阐 述，应用C F D 软件F l u e n t 对进口三维不可压湍流流场进行数值模拟，确定其求解区域并引 入边界条件，采用更符合实际工程中广泛应用的R N Gk - ￡湍流模型，利用有限体积法对控 制方程进行离散，采用交错网格存放变量，然后用S I M P L E 算法来求解，并对计算的结果 进行了分析和研究。计算研究的结果对旋转钻具导向套设计提供了一定理论依据，对进一 步的实验研究具有一定的指导意义． ’ 关键词：计算流体力学；湍流；R N Gk - z ：S I M P L E 算法 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 第1 I 页 武汉科技大学硕士学位论文 A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r s ，w i t hC o m p u t a t i o n a lF l u i dD ......