【摘 要】
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黄土塬物探钻孔目前主要采用人工洛阳铲的方式,钻进效率低且耗费人力。为了适应黄土塬地区对勘探钻孔设备的作业要求,本文设计了一种新型轻便物探钻机。该钻机采用空气钻井的原理进行钻孔,无需停钻、无需钻井液,极大地提高了钻进效率。具体研究内容如下:(1)新型轻便物探钻机的整体结构为汽油机+空压机+输气管线+气动马达+钻头。对发动机、空压机、软管、气动马达和钻头进行选型和参数计算。(2)应用ABAQUS软件,
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黄土塬物探钻孔目前主要采用人工洛阳铲的方式,钻进效率低且耗费人力。为了适应黄土塬地区对勘探钻孔设备的作业要求,本文设计了一种新型轻便物探钻机。该钻机采用空气钻井的原理进行钻孔,无需停钻、无需钻井液,极大地提高了钻进效率。具体研究内容如下:（1）新型轻便物探钻机的整体结构为汽油机+空压机+输气管线+气动马达+钻头。对发动机、空压机、软管、气动马达和钻头进行选型和参数计算。（2）应用ABAQUS软件,对四种刮刀钻头的钻进过程进行仿真,分析确定了正阶梯刮刀钻头。通过正交试验,选取四因素三水平正交表,对9组不同参数钻头进行仿真。由试验结果得到D1B2C1A1为最优钻头结构参数,即刀翼数为2个,刀翼阶梯数为3个,刀尖角为8°,刀翼底刃厚度为2mm。（3）通过FLUENT软件分析了喷嘴角度和喷嘴直径对钻头孔底流场的影响,确定最优喷嘴角度为1°3°、喷嘴直径为5mm。采用DPM模型,通过改变环空入口速度和黄土含水率,进一步研究了空气携带土屑颗粒的能力。（4）通过FLUENT软件对环空气固两相流动规律进行数值模拟分析。分析了环空气固两相流的压力分布特征、速度分布特征和体积分布特征,还分析了气体入口速度、入口土屑浓度和土屑颗粒直径对环空流场规律的影响。
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