扭力冲击器双模射流自适应控制最佳匹配机理研究

Dual jet control technology plays a key role in the stability of fluid motion and fluid power transmission control. The core component of the rotary percussion drilling tool is impulse generator that is controlled by dual jet technology and control drilling flow with variable flow amount to drive it generate stable shock motion and the best impulse frequency. In this study, model of the control theory for three-channel jet and the dispensing tray generating the impact of the movement are established. As the object of the research, through parametric modeling and simulation, the proposed change law of the pressure, flow velocity and other boundary conditions of the moving parts. Based on fluid mechanics and study on dynamic mechanism of impact motion process of stability in frequency, the mechanical model and dynamic equations generating a stable two-way shock with the external constraints are made to solve the dynamic behavior of generating stable bidirectional impact motion and control mechanism. Dynamic response mechanism of change impact motion of flow in frequency stability and varied space is studied. Control equations the circulation system and the additional equations are established and solution of the best optimal matching numerical control mechanism in stability impact frequency flow is produced through the numerical solution of the time and space domains. Moreover, through experimental analysis and verification, dynamic simulation of the process by the ADAMS software is made for providing the necessary theory basis for research of torsion impact apparatus.

双模射流控制技术在流体运动稳定性及流体传动控制中起到关键的作用，旋转冲击钻井工具的核心部件冲击发生器，就是通过双模射流技术控制变流量钻井流和驱动流产生稳定冲击运动及控制最佳的冲击频率。本研究以建立三通道的射流控制原理模型和产生冲击运动的配液盘原理模型为研究对象，对其进行参数化建模和数值模拟，拟定运动部件产生的空间压力及流速等边界条件变化规律。对稳定频率的冲击运动过程中的动力学机理进行研究，在流体力学的基础上，建立产生稳定双向性冲击、有外部约束条件的力学模型和动力学方程，解决产生稳定双向冲击运动的动力学行为与控制机理。研究稳定频率的冲击运动对流量变化和空间变化的动态响应机理，建立整个循环系统的控制方程组和附加方程，通过时间和空间域的数值求解，获得产生和保持稳定冲击频率的最佳流量匹配控制机理的数值解。并通过实验分析和验证，ADAMS软件对过程的进行动态仿真，为研究扭力冲击器提供必要的理论依据。

本项目采用了理论研究和仿真及实验验证理论的方法，对往返冲击器双模射流过程中自适应运行和能够产生稳定冲击频率的机理进行了研究。研究了单一方向流体产生稳定往返冲击运动的工作原理，分析了启动机理、双模射流和往返冲击运动形成的机理。探讨了运动过程中启动块不同位置时对稳定性的影响以及产生稳定冲击频率的条件。研究了最佳破岩的冲击波形以及产生波形的冲击块结构形状和波形传递的机理。建立了能够满足双模射流冲击发生器的工作原理和结构，并对结构能够稳定运行的影响因素进行了研究。. 建立了往返冲击的工作原理，设计了直线型和旋冲往返冲击器，对这两种往返冲击发生器主要结构和运动原理进行研究，建立了这两种冲击器运动模型和动力学方程，对启动和冲击过程进行了研究，讨论了钻井液等诸多因素对自适应启动的影响。对附壁式双模射流进行了研究，为了获取最大破岩效果和形成稳定连续冲击频率，对冲击波形进行了分析，研究了波形在渐变截面、突变截面的传递特性，确定了冲击锤形状和整体冲击发生器的结构特征。对上述工作进行了仿真及实验，结果表明了项目涉及的机理研究的正确性和准确性。