在石油领域,由于使用涡轮钻具作为动力设备可以有效提升钻井效率,因此其被广泛应用于石油生产行业。但是涡轮钻具整体结构复杂、不易装配等特点严重制约钻具性能的提升。尤其是作为涡轮钻具关键部件的涡轮叶片,其设计与加工一直是涡轮钻具研发中非常重要的一个环节。近年来,随着涡轮钻具性能的提升,涡轮叶片的设计愈加复杂,材料愈加特殊,其对加工工艺的要求愈来愈高,因此有必要引入新的加工工艺以更好的加工制造涡轮叶片。而电解加工技术作为新兴的特种加工工艺,拥有工具阴极无损耗、生产效率高、适合高温高压条件下加工等特点,可以弥补传统加工工艺的缺点。因此,本文提出使用电解加工技术加工制造涡轮钻具叶片。本文根据电解加工技术的研究现状,主要研究电解加工技术的几项关键技术,以供后续研究参考。本文的主要研究内容有:1.对涡轮钻具叶片电解加工阴极工具的设计进行了研究,以的涡轮钻具叶片设计为例:首先基于多项式曲线拟合的方法,使用M语言对叶片的计算过程进行编程并在MATLAB中运行程序绘制出最初的叶片曲线;然后将得到的曲线导入Auto CAD,并根据理论计算得到的叶片几何参数修补得到叶片型线的几何图纸。2.设计了理想化流道、叶片阴极流道以及近轮廓流道三种模型,并模拟仿真电解液在三种流道中的流场分布。同时在研究叶片阴极流道模型时,分别研究了当电解液入流角为0°、15°、30°和45°时的流场分布情况以及当增加竖直导流段和相切导流段两种导流方式时的流场分布情况。结果表明:采用近轮廓流道模型可以得到更好的流场分布,这对实际涡轮钻具叶片的电解加工具有指导作用。3.使用COMSOL软件仿真模拟了在涡轮钻具叶片电解加工过程中,电场、流场以及电化学反应场之间的耦合情况。主要研究电解加工过程中温度场的变化以及加工过程的动态仿真。在综合考虑了各物理场之间的耦合作用后,仿真得到了电解加工参数对叶片加工期间的温度的影响以及加工完成后叶片的型面轮廓。结果表明,文中提出的多物理场耦合模型可以有效预测叶片的成型轮廓,且加工间隙内各场参数的均匀分布有效改善了阳极工件材料的表面。