【摘 要】
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涡轮钻具主要适用于深井、超深井以及高温高压井,其性能主要取决于涡轮定转子的水力性能。本文针对Φ254mm涡轮钻具定转子结构参数进行优化设计,旨在进一步提高其水力效率,降低水力损失。本文系统阐述了涡轮定转子叶片的平面叶型设计理论和空间造型方法,采用五次多项式、线投影的方式设计了不同结构参数的涡轮钻具定转子。利用UG NX绘图软件对叶片进行绘制和三维建模,通过NUMECA软件进行数值模拟,得出了不同定
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涡轮钻具主要适用于深井、超深井以及高温高压井,其性能主要取决于涡轮定转子的水力性能。本文针对Φ254mm涡轮钻具定转子结构参数进行优化设计,旨在进一步提高其水力效率,降低水力损失。本文系统阐述了涡轮定转子叶片的平面叶型设计理论和空间造型方法,采用五次多项式、线投影的方式设计了不同结构参数的涡轮钻具定转子。利用UG NX绘图软件对叶片进行绘制和三维建模,通过NUMECA软件进行数值模拟,得出了不同定转子流道宽度、轴向间隙和叶片数量对涡轮钻具输出性能的影响规律,优选出了Φ254mm涡轮钻具定转子结构参数的最优方案:定子流道宽度37mm,转子流道宽度38mm;定转子轴向间隙3mm;定子叶片数27,转子叶片数30。在此基础上,本文采用弯扭组合成型造型方法,进一步优化了涡轮定转子叶片的三维造型。研究结果表明:弯扭组合成型涡轮叶片有效减少了径向二次流,改善了涡轮定转子叶片出口处涡流,从而提高了涡轮水力效率。
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