摘要：为解决常规PDC(polycrystalline diamond compact)钻头井底流场水力性能数值模拟分析时存在的门槛高、耗时长、重复工作量多等问题,建立了基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台。平台框架由上至下分为软件接口层、分析服务层和结果输出层。在服务端通过知识封装技术实现钻头井底流场分析过程的自动化、参数化和集成化;利用Web封装技术对参数化流场分析模板进行封装和管理,从而实现客户端基于Web服务的PDC钻头井底流场的分析研究。实例验证表明,采用该平台分析PDC钻头水力性能可有效降低CFD软件的使用门槛,提高钻头井底流场的分析效率,节约人力与物力,能够为石油装备企业提供规范化的技术支持。

摘要：在小井眼开窗侧钻作业中,利用减摩阻工具的振荡效应可有效缓解钻杆的托压现象,但常用的减摩阻工具有较多活动部件,加工复杂且易损坏。为解决托压问题,延长减摩阻工具的使用寿命,设计了一种无活动部件且适用于小井眼开窗作业的减摩阻工具(水力振荡器)。基于数值模拟技术开展了水力振荡器在不同流量、流道深度和出口直径下的工作特性研究,并进行室内试验以验证工具性能。研究结果表明:水力振荡器能形成周期性压力波动;压力波动值、波动频率分别随流量呈二次函数关系、线性函数关系;压力波动值、波动频率随流道深度的增加而减小;压力波动值随出口直径变大而减小,但出口直径过大时将不能形成压力波动;数值模拟和试验之间压力波动值的相对误差为14.3%,表明水力振荡器结构设计合理且模拟结果可靠。研究结论可为水力振荡器的工程应用提供理论指导。

摘要：钻采深层页岩气的水平井段多为泥岩、页岩等黏性地层,为提高钻井效率和减少钻头泥包的发生,必须保证井底岩屑被快速运移,这对PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头的水力结构提出了要求。为此,基于CFD-DEM(computational fluid dynamics-discrete element method,计算流体动力学-离散单元法)耦合方法,对水平井PDC钻头井底流场进行数值模拟分析,并以岩屑滞留量和岩屑运移比作为评价指标,对直径为152.4 mm的五刀翼PDC钻头的流道形状、喷嘴数量、喷嘴排布方式及喷嘴直径等水力结构参数进行分析。最后,对水力结构改进后的PDC钻头进行现场应用。数值模拟结果表明:流道形状为抛物线型的PDC钻头具有更好的携岩性能;在总喷射面积相同的情况下,PDC钻头应采用较少数量的喷嘴;喷嘴等径排布的PDC钻头的携岩性能优于非等径排布的;在一定范围内,适量减小PDC钻头喷嘴直径有利于岩屑运移。现场应用结果表明,在同区块、同地层的多个水平井段钻进时,水力结构改进后PDC钻头的钻井效率更高。研究结果可为PDC钻头结构优化提供参考。

摘要：为探究机翼迎角参数对力学特性的影响,采用流固耦合的数值模拟方法,实现对NACA63-618型等截面机翼的流场和结构的耦合模拟,并对不同设计迎角下的机翼进行力学特性影响分析。数值模拟结果表明,因翼面形状而产生的升力对机翼的变形起着主要作用,在迎角为6度的情况下,NACA63-618型机翼升阻比相对较高,且拥有合理的压力分布,利于升力的产生和高速下的稳定性飞行。

摘要：传统的高压输电线路电线巡检工作多由人工完成,费时费力且具有较高危险性。为提高对高压电线的巡检效率,提出一种蛇类仿生电线巡检机器人,基于三维建模与运动仿真技术开展机器人的结构设计和避障分析,对机器人进行试制,并在无线通信的基础上实现对机器人主体结构的远程操控。研究结果表明,设计的电线巡检机器人在试验条件下可顺利完成各项规定动作,主体结构的功能符合设计要求。研究结果为自动化高压电线巡检设备的设计提供了参考。

摘要：针对复杂工况下农用割草机的割草刀具容易损坏的问题,采用ANSYS Workbench软件建立割草刀具参数化三维模型,基于有限元仿真对割草刀具进行应力及变形分析。同时将割草刀具的刀具厚度、刀刃长度、刃倾角作为三因素设计三因素三水平正交试验,研究割草刀具关键结构尺寸参数对刀具受力变形的影响。结果表明:对刀具承受最大应力指标影响的主次因素依次为刀刃长度、刀片厚度、刀刃倾角;正交设计试验最优组合和理论最优组合对比分析,当刀片厚度为5.5 mm,刀刃倾角为25°,刀刃长度为55 mm时,为最佳方案。