基于滑移网格方法的井下涡轮水动力性能仿真

涡轮是钻井行业常用的一种机械结构,通常应用于井下涡轮发电机、涡轮钻具等。随着计算流体力学(CFD)理论与数值求解方法的不断拓展和革新,CFD方法已经成为井下涡轮性能研究的重要手段。目前针对井下涡轮的研究均是静态的。利用Fluent软件,采用滑移网格方法,编写UDF(user defined function)文件对井下涡轮进行动态仿真,研究了外界负载、叶片数量、流量、叶片安装角对井下涡轮水动力性能的影响,并对井下涡轮的启动特性和运动过程进行了分析。结果表明:启动力矩小于负载时,涡轮静止不动;涡轮所受的启动力矩大于负载时,涡轮开始转动。涡轮转动过程中涡轮所受力矩不断减小,而转速、冲击力不断增加。转速稳定时,流体产生的力矩与负载平衡,冲击力稳定。