在随钻扩眼的过程中,扩眼器球座的冲蚀较为严重,尤其是球座旁通孔附近。基于冲蚀理论与固液两相流理论,结合DPM离散相模型对扩眼器球座进行冲蚀模拟分析,研究不同因素对扩眼器球座冲蚀的影响规律。此外,利用正交试验方法,研究各参数对冲蚀磨损的影响程度,并优化扩眼器球座结构。通过极差和方差分析可知影响球座冲蚀磨损的因素依次为流量>含砂比>颗粒直径,最优工艺参数组合为流量35 L/s、含砂比3%、黏度0.028 Pas、颗粒直径0.25 mm、颗粒密度1 500 kg/m~3,此时球座的冲蚀率最小,为4.52×10-6 kg/(m~2s)。为了减少扩眼器球座的冲蚀,对球座进行结构优化,优化后球座旁通孔角度为顺时针倾斜45°、圆角半径为7 mm、个数为6,相比优化前的球座冲蚀率降低了24%。

介绍了一种用于水平井的组合式(PCP+EACV)流体控制工具,其核心部件EACV阀是以流体对金属的冲蚀磨损效应为理论设计基础,触发机构被流体冲蚀磨损断裂后,执行机构随之关闭流体通道。将组合工具安装于石油水平井生产段井筒中,在井筒轴向上由趾跟到趾尖形成动态能量场的应用效果,用于提高水平井油藏的综合开发能力。

基于流体动力学(CFD)数值模拟分析方法建立连续弯管的有限元模型,分析讨论了液体流速和颗粒粒径对连续弯管冲蚀磨损的影响规律。研究结果表明,液体流速对连续弯管的冲蚀磨损影响显著,管壁的最大冲蚀率和平均冲蚀率均与流速呈指数增长关系。随着粒径的不断增加,连续弯管的主要冲蚀区域由上弯管外拱逐渐向下弯管壁面的外侧转移,平均冲蚀率先减小后趋于稳定,而最大冲蚀速率呈先减小后增大的变化趋势,且当颗粒粒径为0.2 mm时最大冲蚀率最小,其值为2.95×10-5 kg/(m2s)。

为探究大颗粒粒径对全断面竖井掘进机上出渣泵过流部件磨损特性的影响,基于SST双方程混合湍流模型、Finnie塑性冲蚀磨损模型对其进行数值模拟,获得了全断面竖井掘进机出渣泵过流部件的冲蚀磨损形态,分析不同颗粒粒径对叶片磨损程度的影响。模拟结果表明:磨损最严重区域在叶片吸力面;定量预测出叶片磨损强度随不同初始条件的变化规律;随颗粒粒径增大,颗粒与吸力面的碰撞几率降低,叶片吸力面磨损区域显著减小,磨损位置受颗粒粒径的影响明显,而后盖板的磨损面积几乎不变;全断面竖井掘进机上出渣系统在输送最大粒径超过100%的固相颗粒时,仍具有良好的可靠性和稳定性。大颗粒粒径仅对吸力面磨损程度影响显著,对后盖板影响不明显。

满足油液清洁度要求的液压油中仍存在固体颗粒物,这些固体颗粒在油液带动下会撞击滑阀空间流道,使滑阀产生冲蚀磨损,导致其性能退化。针对上述问题,结合计算流体力学与冲蚀理论,进行了滑阀磨损过程的数值模拟,得到滑阀全寿命周期磨损规律:滑阀的进出口压差增大,使颗粒的撞击速度和颗粒流量增大,加剧了滑阀磨损;阀口开度增大,节流口处从层流转变至湍流,同时也增大了颗粒流量,使滑阀磨损程度增大,且在不同阀口开度下,滑阀的磨损区域不同;同一节流口处,不同的油液流向,节流边两侧的磨损程度不同;节流磨损轮廓表明,阀芯的径向磨损和阀套的轴向磨损会导致滑阀控制性能下降,且阀芯的磨损较阀套更严重。

冲刷腐蚀磨损广泛存在于现代工业生产中,造成了大量的材料消耗.目前对浆体冲蚀磨损规律的认知还存在较大的局限性,要对浆体冲蚀磨损进行深入的研究,必须研制能较好模拟实际工况条件的试验装置,在比较现有冲蚀磨损试验机优缺点以及考虑制造成本的基础上,设计并制造了一台喷射式浆体冲蚀磨损试验装置.该试验机经过性能考核,证明其性能可靠,参数易于调节,可用于材料耐磨性能对比及浆体冲蚀磨损机理研究.

空间Z形管路是油气开采过程典型的结构形式,在工程作业中受到高压高速液-固两相流的作用,容易导致管路系统产生冲蚀磨损失效。基于液-固两相流冲蚀磨损理论,选取合适的冲蚀磨损理论模型,讨论了流速、颗粒直径、质量流量、黏度以及重力等不同流体参数对管路系统弯头处的冲蚀磨损情况。结果表明:管路弯头处的冲蚀区域受内流场的影响存在明显差异,出口端弯头处的最大冲蚀率大于进口端弯管端。流速、颗粒直径、质量流量与整体管路最大冲蚀率呈正相关关系,黏度与整体管路最大冲蚀率呈负相关关系。分析了不同工况下空间Z形管路的冲蚀特性,获得了流体参数对管路冲蚀的影响规律,为工程实际复杂管路系统冲蚀磨损寿命预测提供技术参考。

针对射流管伺服阀对油液清洁度要求低以及油液中固体颗粒物高速射流容易产生零件磨损的问题,进行冲蚀磨损数值模拟.采用计算流体动力学（CFD）与冲蚀理论,建立冲蚀磨损数学模型,模拟射流管伺服阀多相流中油液和固体颗粒物的运动轨迹.分析离散相固体颗粒的速度和冲击角度等参数对射流管伺服阀冲蚀磨损的影响规律,得到在工作介质为7级清洁度时射流管伺服阀前置级部件的冲蚀磨损率以及冲蚀磨损量.以某工业现场已服役5年的CSDY型射流管伺服阀作为实验对象,进行实验结果和理论结果的对比分析.研究结果表明：高速射流容易导致射流管伺服阀部件出现增重或失重的现象;油液中的固体颗粒物使接受器劈尖产生较严重的冲蚀磨损,冲蚀磨损量与2个接收孔之间的夹角及射流管位移量有关,当夹角为40°~50°时,冲蚀磨损相对较为严重.当射流管处于中立位...

介绍了近15年针对传统结构偏转射流式伺服阀的动态性能及其前置级流场特性的研究进展.论述了近几年内偏转射流式伺服阀结构的改进与优化、射流盘加工工艺及检测手段的改善.探讨了不同新型材料在改善此类伺服阀静动态性能中的应用.偏转射流式伺服阀在温度因素影响下的热特性研究及在前置级冲蚀磨损效应影响下的性能改善和寿命预测将是未来的重要研究方向.

针对射流偏转板伺服阀油液中的颗粒在高速射流时对其前置级产生冲蚀磨损的问题,将计算流体动力学和冲蚀磨损理论相结合,对射流偏转板伺服阀前置级进行了数值计算.模拟前置级油液的流动及固体颗粒的运动轨迹,计算了不同直径颗粒的最大运动速度及对前置级冲蚀磨损率的影响,分析了不同偏转板位移、V形导流窗口夹角以及不同偏转板厚度与前置级冲蚀磨损率的关系.结果表明:固体颗粒主要对劈尖冲击发生冲蚀磨损,油液中固体颗粒的直径越大其运动速度越小,但较大直径颗粒对前置级的冲蚀磨损较大;偏转板位移、V形导流窗口夹角以及偏转板厚度增大时前置级冲蚀磨损率减小.