新型滚珠旋转结构引发水力脉冲的过程及其机理研究

高压水力脉冲是解决目前钻井工程当中破岩效率差、钻速低下等问题行之有效的方法之一。根据口哨原理首次提出的滚珠旋转结构是实现水力脉冲、大力提高钻速的一种新型结构。与其它类型的脉冲调制方法相比，该结构调制脉冲效果显著，并能有效降低高速射流对钻具的冲蚀破坏，但其水力脉冲产生的机理较为复杂，其中既有自激振荡脉冲，又包含了机械式脉冲，因此建立传统数理模型进行分析研究的难度较大。本研究拟采用大涡模拟和流固耦合相结合的方法来模拟研究瞬变条件下的脉冲产生过程，直观描述流体脉动的变化规律， 这对于丰富钻井流体力学的基础理论和研究方法具有重要意义,同时通过数值模拟与实验相结合的方式研究滚珠旋转实现水力脉冲的机理，也可以为钻井工程设计提供重要依据。