井下渦輪鉆具渦輪葉片造型及優(yōu)化研究.pdf

1、石油開采過程中，渦輪鉆具作為動(dòng)力單元在各種先進(jìn)鉆采設(shè)備和工具中得到了廣泛應(yīng)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(shè)計(jì)渦輪鉆具渦輪的結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)計(jì)算方法。
　　渦輪鉆具的主要部件是渦輪定、轉(zhuǎn)子，作為渦輪鉆具的基本動(dòng)力單元，它們的主要作用是將流體的水力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。渦輪葉片作為決定渦輪性能的核心部件，對(duì)其造型設(shè)計(jì)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

2、設(shè)計(jì)方法存在效率低，使用性能差的缺點(diǎn)。
　　為了提高渦輪葉片的設(shè)計(jì)效率及其水力性能，以?172mm渦輪鉆具為對(duì)象，在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)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(xiàng)式作為葉片葉型的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xué)工具M(jìn)ATLAB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(zhuǎn)子的三維模型，結(jié)合NX Flow對(duì)模型的水力性能進(jìn)行CFD分析，得到了在額定流量條件下渦輪內(nèi)流