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含中心体喷嘴非淹没空化射流调制研究

专 业: 油气井工程
关键词: 空化射流 数值模拟 水力参数 结构参数 破岩效果
分类号: TE21
形 态: 共 72 页 约 47,160 个字 约 2.256 M内容
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内容摘要


含中心体喷嘴空化水射流是空化射流的一种,本文在对含中心体喷嘴水射流充分调研的基础上,通过数值模拟和实验,研究水力参数及结构参数对含中心体喷嘴非淹没射流及其破岩效果的影响规律,并依据结果优化含中心体喷嘴结构参数。

数值模拟采用k-ε标准模型和Mixture多相流控制方程,结果表明非淹没条件下提高含射流的有效工作喷距;其压力场和速度场呈现出复杂变化,射流轴心线上先出现负压区,沿轴向压力递增至最大值后又迅速减小至环境压力;小喷距范围内,轴心流速先增大后迅速减小,达到某一最低值后又迅速增加,在4~5倍无因次喷距范围达到最大值。

通过非淹没条件下含中心体喷嘴射流破岩实验,发现最优喷距在1~2倍无因次喷距之间,比常规非淹没射流具有更好的破岩效果,反映出含中心体喷嘴具有产生空化射流的能力。

含中心体喷嘴射流的破岩能力与喷嘴出口段长度、喷嘴出口直径、中心体直径、中心体嵌入深度等结构参数有关。

实验表明,具有喷嘴出口段长度L=1~1.5倍当量直径、中心体直径与喷嘴出口直径比值Dc\Dn=0.5~0.75、中心体嵌入深度在0.4~0.7倍出口直径间的含中心体喷嘴射流破岩效果最好。

数值模拟结果与破岩实验结果吻合,该研究为非淹没条件下提高射流破碎效果研究指出了一个新方向..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 前言
1.1课题研究目的及意义
1.2国内外研究现状
1.2.1高压水射流技术
1.2.2空化射流国内外研究现状
1.2.3含中心体喷嘴空化射流研究概况及空蚀程度衡量方法
1.3课题研究目标及研究内容
1.3.1研究目标
1.3.2研究内容
第二章 常规非淹没射流理论及含中心体喷嘴设计
2.1常规喷嘴及非淹没射流理论
2.1.1常规喷嘴理论
2.1.2非淹没射流理论
2.2含中心体射流喷嘴结构设计概述
2.3含中心体喷嘴参数设计
2.4小结
第三章 非淹没条件下含中心体喷嘴射流数值模拟
3.1 FLUNET软件简要介绍
3.2含中心体非淹没空化水射流的物理模型及网格划分
3.2.1物理模型
3.2.2网格划分
3.3流场计算数值模型
3.3.1 Mixture多相流模型
3.3.2标准k-ε湍流模型
3.3.3离散化方法
3.3.4边界条件
3.3.5残差设置和流场的初始化
3.3.6含中心体喷嘴射流结构
3.3.7含中心体喷嘴射流不同断面轴向速度与压力分布规律
3.4含中心体喷嘴射流的主要因素及特点
3.4.1水力参数的影响
3.4.2结构参数的影响
3.5含中心体喷嘴组合参数优选
3.6小结
第四章 非淹没条件下含中心体喷嘴射流破岩实验
4.1实验设备及实验准备
4.2喷距、压力降对破岩效果的影响
4.3含中心体喷嘴结构参数对破岩效果的影响
4.3.1喷嘴出口段长度对破岩效果的影响
4.3.2中心体直径、喷嘴出口直径对破岩效果的影响
4.3.3嵌入深度对破岩效果的影响
4.3.4中心体与喷嘴环形间隙对破岩效果的影响
4.4含中心体喷嘴与不含中心体喷嘴破岩对比实验
4.5 小结
结论
参考文献

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中图分类: > TE21 > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井理论

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