一、气动涡轮钻具设计特性分析（论文文献综述）
郭宝杉[1]（2021）在《■73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化》文中进行了进一步梳理小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无■73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对■73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的■73 mm小尺寸涡轮钻具,使■73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对■73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。
彭旭[2]（2021）在《煤矿井下复合冲击螺杆钻具高效破岩机理研究》文中研究指明煤炭开采越来越向深处发展,底板突水问题日益严重,井下近水平定向钻孔因轨迹可控可调、钻孔延伸远、便于集中管理等优点,逐渐成为煤矿水害防治的有效途径。而在水害防治定向钻孔施工过程中,坚硬岩石孔段的施工比例较高。而目前煤矿井下常用的装备及机具不能满足硬岩高效定向钻进要求,具体体现在泥浆泵能力不足、可选配的螺杆钻具输出扭矩小等方面,导致在坚硬岩层钻进过程中钻头磨损加速,且易出现粘滑现象造成钻头蹦齿,严重制约了煤矿井下近水平硬岩定向钻进效率。但国内外相关提速钻进工艺的研究较少,急需合理的解决方案。本文针对硬岩钻进效率低及近水平定向钻进过程中托压严重的施工难题,运用岩石力学、计算流体力学、材料力学、钻井工程、机械工程等理论、方法和技术,研制了集周向扭转冲击和轴向冲击于一体的复合冲击螺杆钻具,分析了轴向冲击螺杆水力特性,探索了轴向振动减阻增压机理,研究了复合冲击动力学特性,揭示了复合冲击破岩机理,实现了提高硬岩定向钻进效率的目的,促进了煤矿井下钻探工艺技术的发展。首先通过分析轴向冲击和周向扭冲提速破岩原理,以及螺杆转子与定子运动规律,揭示了复合冲击提速破岩机理,设计了适用于煤矿井下定向钻进用复合冲击螺杆（扭转冲击器和轴向冲击螺杆研制）,阐述了其工作原理并计算了水力工作参数。基于流体力学水击理论并结合轴向冲击螺杆的工作特性,建立了轴向振动水击波动模型,推导了水击波方程,结合轴向冲击螺杆的阀口面积、泥浆泵、密度、流量系数等复杂边界条件,采用Matlab进行了编程求解,结果表明阀口压力波在钻杆内经历单向传播、初始反射叠加、稳定叠加三个状态后达到稳定,波形呈正（余）弦变化;对比分析静态与瞬态水击压差计算结果,得到了瞬态计算模型,考虑了压力波对流量影响的因素,准确性更高;波动压差随阀口半径增大呈幂函数形式下降;波动压差随流量的增加呈线性微增;并根据实际工况,确定了阀口半径与波动压差的最优值。其次通过分析复合冲击螺杆轴向振动工作特性,建立了近水平钻进条件下钻具动力学模型,结合上下边界条件及盘阀口的变化规律,进行了振动编程和求解,结果表明振动短接产生的激振力对上部钻具为牵引力,对下部复合冲击螺杆为轴向动压力,并揭示了轴向振动减阻增压的原理;研究了轴向振动爬行现象,结果表明钻头与孔底接触有四个阶段:静止阶段、爬行阶段、碰撞慢进阶段、稳压钻进阶段,提出了稳压钻进阶段静载与轴向动载的叠加,利于提高硬岩钻进效率。最后基于Abaqus/Explicit显示算法建立了复合冲击破岩三维仿真模型,以螺杆恒功率输出为基础,通过在输出扭矩结果上叠加半正弦周向冲击信号,解决了复合冲击破岩模拟的难题,结果表明最优参数下复合冲击切削体积最大、应力最大、轴向位移最大,其次是静载+轴冲,静载+扭冲,静载的值最小;对比分析了最优与最差工况的计算结果,得到了合适的钻进参数和钻进方式,可提高硬岩的钻进效率,并通过现场试验验证了论文关于煤矿井下复合冲击螺杆钻具高效破岩机理的研究成果。
陈杭凯[3]（2021）在《双钻头自平衡钻进系统的结构设计与试验研究》文中进行了进一步梳理地下的矿产、油气及潜在资源储量极其丰富,钻探是地下资源勘探开发的必要手段。目前,几乎所有钻探技术均由地面钻探装备、孔内钻探工具和钻探工艺三大部分构成,缺一不可。然而,往往昂贵和复杂的钻机设备、钻探工艺及钻头以上的钻柱实际上只为了价格低廉的小小钻头而存在。传统钻探是使用钻机通过钻柱提供扭矩给孔底钻头进行回转碎岩的工作模式,在这一模式下,过大的钻进深度就意味着过长的钻柱长度,同时带来更大的钻柱磨耗与更大的损坏风险,将大大提高发生井内事故的风险可能性。为此,课题组提出了自平衡钻进原理,不用钻机和钻杆,在近钻头使用动力电机的内外双转子同时驱动一对内外双钻头进行钻进,使钻具在孔底形成一个闭环的扭矩自平衡状态,解决了钻柱在孔内回转时所产生的损耗与扰动。本文在现有基础上进行进一步研究,主要研究内容及结论如下:（1）开展了针对自平衡钻进系统的具体功能分析,分别从双钻头的扭矩自平衡计算、内外钻头的调压分析和内外钻头调扭分析等开展研究,得出:双钻头逆向回转碎岩能够平衡相互间的反扭矩,上部钻具不用承受来自双钻头的扭矩,通过调压能够使内、外钻头单独回转或同时回转。（2）研究了自平衡钻进系统在井内泥浆环境下的密封设计。根据对现有常规密封方式,以及对自平衡钻进系统在孔内所遇到的密封环境的分析,设计了适合自平衡钻进系统的密封系统。（3）设计并优化了适用于自平衡钻进系统的电控系统,结合自平衡钻进系统工作要求,选择了符合要求的数据采集与分析的传感系统,确定了控制逻辑和策略。（4）从材料选择、加工工艺流程、装配工艺等方面进行分析,完成了自平衡钻进系统功能样机的详细计算、分析、优化、设计、加工与调试,确保了自平衡钻进系统功能样机的可靠性、稳定性和安全性。本文通过对自平衡钻进系统的功能分析、密封设计、电控系统设计以及加工装配流程等方面研究,确定了自平衡钻进系统的相关参数,进一步提升了自平衡钻进系统功能样机的性能,为后续自平衡钻进系统的进一步推广与应用打下坚实的基础。
刘文辉[4]（2020）在《新型井下动力钻具-动态推靠式回转马达的研究》文中提出随着我国对深层矿产资源,地热能、页岩油、页岩气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发项目逐年增多,钻探中所用到的绳索取心、垂直钻井、大位移水平井、分支井、对接井、欠平衡钻井等先进钻井工艺也取得了较大发展。而井下动力钻具则是各类钻井工艺中用到的核心工具,钻井实践表明,井下动力钻具可以大幅度提升钻探效率而有效的降低钻探成本。井下动力钻具在现有的成熟技术中,主要有两种,一是叶片式涡轮钻具,二是容积式螺杆钻具。但这两种钻具都存在各自的缺点:涡轮钻具软的机械特性致使其整机长度过长,螺杆钻具由于定子使用了橡胶衬套而导致其不能在高温环境下使用。为此,研究一种具备螺杆马达和涡轮马达的优点,但能规避两者缺点的新型井下动力钻具十分必要,其有着非常重要的工程应用价值。论文结合发明专利“动态推靠式回转马达”对这种新型井下动力钻具进行研究。主要开展了以下工作:动态推靠式回转马达属于叶片马达的一种,采用容积式结构,具备硬的机械特性,其各零部件均采用金属材料,能够抗高温。依据动态推靠式回转马达的结构设计,分析马达结构组成,并重点分析马达核心动力部件配流阀、转子主体和定子的结构;分析马达工作原理,重点分析压力流体如何在马达中形成高低压腔体,从而产生驱动力使马达转动;分析总结马达工作特性的计算公式,并分析马达自身结构参数对马达工作特性的影响。对马达在转动过程中易于损坏的部件:转子组件、输出轴进行ANSYS静力学仿真。运用动力学仿真软件Adams,对马达进行动力学仿真,分析马达在一定压差下能否实现转动,验证马达设计的可行性;并分析在Adams仿真过程中,摩擦系数和推块所受压差这两个参数对马达仿真的影响。加工出动态推靠式回转马达的试验样机。依据德州联合石油机械有限公司的马达试验平台,设计了马达进行空载试验和加载试验的两套连接装置,为马达下步开展试验测试提供了基础。论文所做工作对动态推靠式回转马达的进一步研究提供了参考依据。
李方韬[5]（2020）在《适用于机械式垂直钻井工具的新型控制机构研究》文中研究说明油气勘探开发环境的愈发复杂,这对钻井工艺提出了更严格的要求。油价低迷的经济环境下,如何降低油气开采成本是钻井行业必须要面临的问题。机械式垂直钻井技术依靠偏重块的动力作为纠斜的动力,仅依靠偏重块在重力作用下的偏转控制推靠机构进行连续纠斜,具有成本低、设备简单、可靠性好、能在高温环境下工作等优点,可以广泛应用于垂直钻探领域。机械式自动垂直钻具愈发成为降本增效的上佳选择。本文针对机械式垂直钻井工具提出了一种新的控制机构——喷嘴—水力平衡涡轮—盘阀控制机构（Nozzle hydraulic balance turbine disc valve control mechanism,简称为NTD控制机构）。研究该机构的性能并进行优化对提高机械式垂直钻井技术水平有重要意义。本文首先介绍了CFD数值模拟的技术原理,然后针对NTD机构的主要构件进行设计,最后利用CFD方法对NTD机构进行了数值模拟以探究其性能。NTD机构的启动性能跟涡轮的受力直接相关。涡轮叶片角度的变化、流体速度、喷嘴直径、喷嘴位置是影响水力涡轮的性能主要因素,其中随着随着叶片角度的增加,涡轮扭矩先增加后减少,随着流体速度、喷嘴直径的及喷嘴位置的增加,涡轮所受扭矩不断增加。喷嘴形状会影响射流的特征,收缩状的喷嘴能提供更好的动力,但会加剧对涡轮的冲蚀。喷嘴在偏重系统的带动下而运动,而在喷嘴射流作用下涡轮会带动盘阀跟随喷嘴的运动而运动,这称之为NTD机构的随动性。随动性是机构起作用的最主要特性。当喷嘴停止运动时,涡轮会继续地左右旋转,但最终会稳定下来。喷嘴偏离平衡位置越远,稳定的时间越长。在摩擦力的影响下,涡轮停止运动的时间小于无摩擦工况,且停留的位置会偏离平衡位置一定的角度,这就是NTD机构的位置控制精度极限。该极限与水力平衡涡轮的对称位置的构造有关。NTD控制机构实现了偏重平台与上盘阀之间的"软"连接,可消减上下盘阀的摩擦阻力及底部钻具振动对偏重平台的影响。该机构能有效提高钻井工具的控制精度,对提高我国垂直钻井工具的技术水平有重要意义。
张凯[6]（2020）在《Φ73mm涡轮钻具三维变截面定转子优化设计研究》文中进行了进一步梳理微小井眼钻井技术是一项高效、低成本、环保的钻井前沿技术,是一条利用钻井手段和方法提高油气采收率的新途径,应用前景广阔。目前,我国在该领域的研究尚处于起步阶段,与国外发达国家相比还存在较大差距,特别是在微小井眼钻井工具及其关键配套技术方面。本文对适用于Φ88.9mm微小井眼的Φ73mm涡轮钻具定转子叶片结构参数进行优化设计,以提高其水力效率,增大输出扭矩,降低能量损失。涡轮定转子叶片结构的设计主要包括二维截面型线设计与三维曲面造型设计两方面。本文在调研了国内外涡轮钻具传统设计基础理论和现代化设计手段的基础上,采用三次多项式进行涡轮叶片二维截面型线设计,采用线投影进行叶片三维变截面造型设计,完成了Φ73mm涡轮钻具定转子叶片多种结构方案设计,并利用叶轮机械专用计算流体力学软件NUMECA对各种方案进行了数值模拟,优选出水力效率高、输出扭矩大、能量损失小的最优方案:转子叶高8.5mm,安装角67°,叶片数14;定子叶高8mm,安装角42°,叶片数10。在此基础上,采用弯掠造型设计,分别在合理范围内对Φ73mm涡轮钻具转子弯曲角与掠角进行优选,数值模拟结果表明:正弯叶片的水力效率比反弯叶片的水力效率高,转子叶片最优弯曲角为5°,转子叶片最优掠角为-10°。
张晓东,林梦,龚彦,郝仁杰,杨林[7]（2020）在《基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析》文中指出为提高涡轮钻具叶片使用性能和创新叶片设计理论,提出了基于儒可夫斯基保角变换法与经典水力翼型相结合的涡轮钻具叶片设计新方法,以?127涡轮钻具叶片为研究对象,运用搭建的涡轮钻具叶型参数化设计平台和自主设计的涡轮钻具性能测试台架,完成了5种翼型的造型设计,研究了5种叶片流场性能,开展了设计叶片的性能测试实验,对比分析了设计叶片与塔里木油田某型在役?127涡轮叶片的实际效能。实验及仿真结果表明,基于新方法设计的NACA-0012翼型加厚叶片在600 r/min转速及15 L/s流量的设计工况下,其单级扭矩达5.83 N·m,较相同条件下某在役?127涡轮的单级扭矩提高约6.4%,级效率提高约1.16%,整体性能有了实质提升。
秦箫笛[8]（2019）在《带有串列叶栅的涡轮钻具叶片设计研究》文中研究表明涡轮钻机作为石油工业的主要动力装备,由于国家对石油资源开发和工业发展的需求,在80年代得到了发展。它已成为一种与螺杆钻具齐名的井下动力钻具,是石油工业发展轨迹上的三大主要技术之一。涡轮钻具突破性发展的原因是常规地层资源开发越来越少,围绕地层环境复杂的非常规油气资源掀起了新一轮油气开发浪潮。特别是在深井、高温高压等恶劣环境中,螺杆钻具虽然钻井性能优越,但其缺点也很明显,振动大与不稳定性在这些区域也很明显。涡轮钻机本身具有高速、低振动、耐高温等特点,在各种地质条件下工作方便。目前,对涡轮钻具进行了大量的探索,在涡轮钻具单列叶片的设计研究中取得了丰硕的成果。在国内外涡轮研究过程中发现,气动涡轮的设计理论比一般的叶片设计理论更能准确地反映涡轮钻具内部的真实流场,串列叶栅优于单列叶栅,具有更高的效率和扭矩,并且涡轮钻具的效果好坏很大程度上由转子叶片决定。因此,从这些角度出发,提出了一套涡轮钻具串列叶栅的设计理论和建模分析方法用于转子叶片的设计研究。具体研究内容如下:（1）涡轮叶片设计理论研究研究气动涡轮叶片设计理论,在对叶片设计时是以长叶片设计为基础的,长叶片设计过程中考虑了叶片参数在半径方向上的变化,而涡轮钻具叶片平均直径与叶片高度之比的大小是小于7～10的,属于长叶片设计范畴,故而验证了叶片设计理论在涡轮钻具叶片设计中的可行性。（2）参数设计在进行串列叶栅参数设计时,首先通过气动涡轮叶片理论,并以长叶片设计为基础,设计一个单列叶片作为串列叶栅前叶片,随后运用航天串列叶栅经验结合分流叶片模型确定串列叶栅参数。（3）叶片造型在NUMECA软件AUTOBLADE模块中对串列叶栅叶片进行造型,分别对端壁型线、流面类型、叶片截面参数、积叠规律和主叶片类型进行输入或者选取,检查串列叶栅模型的结构和形状,为后文进行数值模拟分析做准备。（4）通过流场仿真对涡轮串列叶栅进行优选模型生成后,确定串列叶片前、后叶片间的参数,并调整参数的数值进行多组模型的建模工作,随后均采用NUJMECA软件中AutoGrid5模块对模型进行网格划分,随后进行网格质量检测,得到质量合格的计算模型。随后在FINE/TURBO软件中进行流场仿真分析,得到不同参数下的涡轮的性能曲线图,并根据涡轮的性能曲线图进行优选,并对速度云图和压力云图进行分析,总结流体流动规律。（5）对优选后的串列叶栅进行变工况分析以及与单列叶片进行比较对于优选后的串列叶栅,依照上述步骤进行流场仿真,仿真后得到不同转速下的速度云图和压力云图,根据不同转速下的速度云图和压力云图分析流体在转子叶片中的流动情况,总结流动规律;随后绘制涡轮的性能曲线图,根据涡轮的曲线图分析此叶型的转子在高转速为多少时工作性能最好。随后将设计得到的单列叶片进行流场仿真,与串列叶栅进行比较,串列叶栅的优缺点。
彭灼[9]（2019）在《小尺寸中高速叶轮机械水力性能的数值模拟分析》文中进行了进一步梳理叶轮机械作为一种应用极为广泛的旋转机械设备,在各行业甚至是在国民经济中也起着不可替代的重要作用,叶轮机械广泛应用于石油工业、水利工业、化学工业、动力工程、航空航天工业等领域。随着各领域不断向纵深发展,对叶轮机械产品的性能、可靠性、开发周期性以及与设备与环境匹配性不断提出了新的更高要求。依据流体等能量传递方向不同,可以将叶轮机械划分为动力机械（原动机）和输送机械（工作机）。叶片是叶轮机械的关键元件,能完全影响叶轮机械的工作性能与转化效率,叶型又是叶片的关键因素,不同的叶型方程具有完全不同的性能。因此为了研究叶轮机械的水力性能,本论文将以石油领域中最常见的井下动力钻具——涡轮钻具为切入点展开研究。涡轮钻具作为20世纪80年代以来石油工程领域三大重要技术之一,其结构相较于转盘钻井与螺杆钻具等,应用程度之广、优势之多早已受到了钻井工程领域的重要关注。但由于涡轮钻具转速过高,与之能匹配的钻头的磨损性较差,使得涡轮钻具的应用受到了一定程度的限制。近年来,随着小井眼、微小井眼等国际高端钻井技术的发展,与此同时能承受高转速、低钻压的各种新型钻头的成功研发并得到了良好的应用,涡轮钻具的优势再一次得到了体现。值得注意的是,小井眼、微小井眼的井筒径向尺寸小,这对涡轮定转子的设计与性能提出了新的挑战。本论文首先研究了涡轮的特性参数对涡轮性能与效率的影响。从常规涡轮钻具的工作特性着手,分析各特性参数对涡轮性能的影响,可以为涡轮进一步优化设计提高涡轮扭矩和转化效率提供依据。以钻井液流经涡轮定转子为研究对象,以叶轮旋转机械适用的一元欧拉方程为基础,并作出了3个基本假设。探讨了涡轮的转化扭矩特性、功率特性、有效压头等参数的变化对涡轮性能的影响;流经涡轮钻具的钻井液除了做有效功外,还有部分钻井液以能量损失的形式损耗了,因此探讨了钻井液能量损耗的形式。其次研究了涡轮叶栅叶片的几何结构参数对涡轮性能的影响。从涡轮叶栅运动的理论模型出发,研究了钻井液流经涡轮内流道时的基本运动规律,确定了钻井液定子出口速度、转子进口速度、转子出口速度、定子进口速度。进而研究了能作为标准鉴定涡轮功率、扭矩等工作特性参数的3个涡轮无因次系数。由于每一个系数搭配形成的组合均可形成一定的涡轮叶栅结构,故需对涡轮的几何结构参数进行确定。对目前常用的曲线造型方法进行了分析,选用五次多项式进行了造型设计,得到涡轮叶片的三维模型。最后采用数值模拟常用的CFD手段进行了验证。运用Fluent有限元仿真软件,建立了涡轮的流道模型及网格模型,以设计的流量等为外界条件展开模拟,进行验证所设计涡轮的水力性能。同时,研究了涡轮转子叶栅结构变化对涡轮工作性能的影响,设计了3种不同转子叶栅结构的涡轮。采用液体流经定转子时的工作状态建立速度三角形进行理论分析、并对径向间隙引起的能量损失和外圈叶冠引起的圆盘摩擦损失进行定性探讨,应用数值模拟仿真进行定量分析。研究结果表明,（1）认为当涡轮的结构尺寸与钻井液流量为定值时,涡轮的转化力矩与转速呈线性关系,且随着转速的增大,涡轮的转化力矩线性减小;涡轮的功率特性曲线与转速呈二次函数关系,当涡轮的转速达到最大,即扭矩为零时,此时的功率也为零,当涡轮的转速达到最大转速的一般时,涡轮将有最大的功率;涡轮的有效压头与涡轮的转速也呈二次函数关系;以钻井液流经涡轮定转子为研究对象,得到了钻井液的3种能量损失情况,其中水力损失中的冲击损失为能量损失的主要因素,因此在设计时应尽量确保钻井液进入涡轮叶片叶栅的方向与叶片的结构角相近;（2）应用五次多项式进行小尺寸高速涡轮设计是完全合理的,所设计的涡轮的最佳工作转速约在4200 r/min左右时,效率达45.46%左右;（3）对3种不同转子叶栅结构的涡轮计算结果显示,认为涡轮定转子间径向间隙、外圈叶冠的存在均是影响涡轮性能的因素,并认为因外圈叶冠引起的圆盘摩擦损失是导致涡轮转子输出性能及能量损失的重要因素。通过分析3种结构涡轮,认为其最佳效率点对应的工作转速、输出扭矩、转化效率均不相同,Ⅱ型涡轮与Ⅲ型涡轮比Ⅰ型涡轮的最佳工作转速小;Ⅰ型涡轮的转化力矩最大,Ⅲ型涡轮次之,Ⅱ型涡轮最小,即MiⅠ>MiⅢ>MiⅡ;而Ⅲ型涡轮的转化效率最大,Ⅱ型涡轮次之,Ⅰ型涡轮的转化效率最小,即ηⅢ>ηⅡ>ηⅠ。
欧松[10]（2018）在《涡轮钻具三维叶片设计与研究》文中认为作为石油工业中主要的动力装置,涡轮钻具在八十年代期间,由于国家对石油资源开采与行业发展的渴望,便借势崛起,一跃成为与螺杆钻具齐名的井下动力钻具,两者皆为石油工业发展轨迹上的三大技术。涡轮钻具能够得到突破性发展的原因在于,常规地层资源开采已近尾声,油气开发的新浪潮已然围绕着地层环境纷繁复杂的非常规油气资源展开,尤其是在深井、高温高压等恶劣环境下,螺杆钻具纵使钻井性能优越但是劣势也很明显,振动大不稳定对这些区域也显得鞭长莫及,涡轮钻具自身具有转速高、振动小、耐高温的特点,在各种地质条件下工作都显得游刃有余。目前对涡轮钻具进行了众多的探索,大量的工作在对涡轮直叶片设计研究方面也取得了丰硕的成果,本文在对国内外涡轮研究现状调研过程中发现,气动涡轮的三维设计理论较直叶片设计理论更能准确反映涡轮钻具内部真实的流场情况。以此为出发点,本文提出了一套可用于涡轮钻具三维叶片的设计理论与造型分析方法,具体研究内容如下:（1）涡轮叶片三维设计理论研究研究气动涡轮三维设计理论,在对叶片设计时是以长叶片设计为基础的,长叶片设计过程中考虑了叶片参数在半径方向上的变化,而涡轮钻具叶片平均直径与定转子叶片高度之比小于7～10,属于长叶片设计范畴。此外,三维设计中轴流涡轮气动力计算问题属于三元定常流问题,通过若干假设简化为简单径向平衡方程的求解问题,从而推出涡轮钻具叶片的三维设计理论——等环量法。在简化问题过程中做出的假设,涡轮钻具是同样满足条件的,故而验证了三维设计理论在涡轮钻具叶片设计的可行性。（2）参数设计将定转子叶片在半径方向上等分为5个截面,首先由设计工况参数计算出叶片的根部截面参数,随后采用等环量扭曲计算方法以根部截面参数为基础计算出其余4个截面的参数。（3）叶片造型在NUMECA软件AUTOBLADE模块中对三维叶片进行造型,分别对端壁型线、流面类型、叶片各个截面参数、积叠规律和主叶片类型进行输入或者选取,检查三维模型的结构和形状,为后文进行数值模拟分析做准备。（4）涡轮定转子叶片流场仿真分析三维模型生成后,采用NUMECA软件中Autogrid5模块对三维模型进行网格划分,随后进行网格质量检测,得到质量合格的计算模型。将网格模型导入CFX软件中进行流场仿真分析,得到不同转速下的仿真云图以及涡轮的性能曲线图,由曲线图分析此叶型的定转子在高转速下工作性能最好。（5）三维叶片优选及性能改进对三维叶片造型方式中积叠规律以及主叶片造型方式分别进行优选,对不同类型造型方式的三维叶片模型进行数值模拟分析,根据流场仿真结果优选出性能更佳的造型方式。另外,对轴向弦长、定转子叶片数以及轴向间隙个参数进行分析研究,在各自参数范围内对不同参数的三维叶片模型进行仿真分析,根据性能趋势图选取出能够提升性能的参数值,从而使得叶型性能得到改进。
二、气动涡轮钻具设计特性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气动涡轮钻具设计特性分析（论文提纲范文）
（1）■73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化（论文提纲范文）
| 1 涡轮叶片设计及造型理论 |
| 1.1 涡轮叶片的设计理论 |
| 1.2 涡轮叶片的造型理论 |
| 2 ?73 mm涡轮叶片方案设计 |
| 2.1 常规涡轮级方案设计 |
| 2.2 制动涡轮级方案设计 |
| 3 涡轮叶片性能的计算方法 |
| 3.1 涡轮级流体域建模及网格划分 |
| 3.2 涡轮级数值模拟方法 |
| 4 ?73 mm涡轮叶片方案优选 |
| 4.1 常规涡轮级方案优选 |
| 4.2 制动涡轮级方案优选 |
| 5 ?73 mm涡轮节结构设计及方案优选 |
| 6 结论 |
（2）煤矿井下复合冲击螺杆钻具高效破岩机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合冲击技术国内外研究现状 |
| 1.2.2 扭转冲击器的国内外研究现状 |
| 1.2.3 轴向冲击器的国内外研究现状 |
| 1.2.4 存在问题 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 2 扭转冲击器工作特性分析 |
| 2.1 PDC钻头的粘滑振动现象 |
| 2.2 扭转冲击器的工作原理 |
| 2.2.1 提速机理 |
| 2.2.2 扭转冲击器技术特点 |
| 2.2.3 冲击原理 |
| 2.3 扭转冲击结构优化设计 |
| 2.3.1 基本结构 |
| 2.3.2 工作原理 |
| 2.3.3 工作特性分析 |
| 2.4 扭转冲击器水力参数计算 |
| 2.4.1 冲击扭矩的计算 |
| 2.4.2 周向冲击频率计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 轴向冲击螺杆工作特性分析 |
| 3.1 轴向冲击螺杆设计 |
| 3.1.1 螺杆钻具工作原理 |
| 3.1.2 轴向冲击螺杆结构方案设计 |
| 3.1.3 轴向冲击螺杆工作原理 |
| 3.2 轴向冲击螺杆结构优化设计 |
| 3.2.1 振动短接结构优化设计 |
| 3.2.2 盘阀总成结构优化设计 |
| 3.3 轴向冲击螺杆水击特性分析 |
| 3.3.1 水击压强和水击波速的计算 |
| 3.3.2 水击计算的运动方程和连续方程 |
| 3.3.3 水击模型方程组求解 |
| 3.3.4 水击力的求解 |
| 3.3.5 计算结果分析 |
| 3.4 轴向冲击螺杆的水力参数计算 |
| 3.4.1 水力参数求解步骤 |
| 3.4.2 水力参数实例计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 轴向冲击振动减阻增压机理研究 |
| 4.1 钻具与孔壁间摩擦模型建立 |
| 4.1.1 振动减阻理论分析 |
| 4.1.2 轴向冲击振动动力学分析模型 |
| 4.1.3 程序编制流程 |
| 4.2 轴向振动系统的爬行钻进效果分析 |
| 4.2.1 激振力的计算 |
| 4.2.2 振动爬行现象分析 |
| 4.2.3 振动爬行效果影响因素分析 |
| 4.3 轴向振动增压减阻效果分析 |
| 4.3.1 轴向振动对钻头的影响 |
| 4.3.2 孔深对钻头钻压的影响 |
| 4.3.3 轴向振动减阻效果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 复合冲击破岩提速动力学分析 |
| 5.1 复合冲击破岩机理 |
| 5.1.1 动静载荷破岩特性分析 |
| 5.1.2 复合冲击破岩特性分析 |
| 5.2 岩石力学参数测定 |
| 5.2.1 测试方法 |
| 5.2.2 测试设备 |
| 5.2.3 测试结果 |
| 5.3 复合冲击模型建立和参数优化分析 |
| 5.3.1 Abaqus软件介绍 |
| 5.3.2 仿真优化分析技术思路 |
| 5.3.3 网格模型建立及参数设置 |
| 5.3.4 正交试验设计 |
| 5.4 仿真结果分析 |
| 5.4.1 极差分析 |
| 5.4.2 权重值对比 |
| 5.4.3 不同工况效果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 复合冲击螺杆室内测试与现场试验 |
| 6.1 室内测试 |
| 6.1.1 测试系统 |
| 6.1.2 扭转冲击器的测试 |
| 6.1.3 轴向冲击螺杆的测试 |
| 6.1.4 实测参数的切削体积 |
| 6.2 现场试验 |
| 6.2.1 试验地点 |
| 6.2.2 施工地层条件 |
| 6.2.3 试验设备与钻具组合 |
| 6.2.4 试验效果对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 水击压力的计算源代码 |
| 附录2 轴向振动钻进计算源代码 |
| 附录3 复合冲击加载条件设置源代码 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）双钻头自平衡钻进系统的结构设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究与意义 |
| 1.1.1 研究目的 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 连续取心与连续钻井技术 |
| 1.2.2 井下动力驱动钻具 |
| 1.2.3 扭矩平衡钻探技术 |
| 1.2.4 双钻头自平衡钻进系统的研究进展 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究路线与方法 |
| 第2 章 双钻头自平衡钻进系统理论分析 |
| 2.1 双钻头自平衡钻进系统的功能要求 |
| 2.1.1 下部钻具近钻头驱动扭力局部闭式自平衡功能 |
| 2.1.2 上部钻具内外钻头钻压调节功能 |
| 2.1.3 上部钻具传压隔扭功能 |
| 2.2 双钻头的扭矩自平衡原理及计算 |
| 2.3 内外钻头的调压原理与计算 |
| 2.3.1 内、外钻头的调压原理 |
| 2.3.2 内、外钻头的钻压计算 |
| 2.4 内外钻头传扭方式与计算 |
| 2.5 小结 |
| 第3 章 自平衡钻进系统在井内泥浆环境下的密封设计 |
| 3.1 自平衡钻进系统的密封方式 |
| 3.1.1 橡胶圈密封 |
| 3.1.2 机械动密封 |
| 3.1.3 组合式密封 |
| 3.2 自平衡动密封原理实验研究 |
| 3.2.1 动密封实验台的设计与加工 |
| 3.2.2 密封试验与数据分析 |
| 3.3 自平衡钻进系统的密封设计 |
| 3.3.1 自平衡钻进系统井下密封要求 |
| 3.3.2 自平衡钻进系统的密封结构设计 |
| 3.4 V型动密封模拟 |
| 3.5 小结 |
| 第4 章 自平衡钻进系统电机与控制系统设计 |
| 4.1 驱动电机 |
| 4.1.1 回转驱动电机设计 |
| 4.1.2 钻压调节电机设计 |
| 4.2 数据采集设计 |
| 4.2.1 位置感应传感器 |
| 4.2.2 钻压调节压力传感器 |
| 4.2.3 密封腔压力和温度传感器 |
| 4.3 控制逻辑设计 |
| 4.3.1 内钻头单回转模式 |
| 4.3.2 外钻头单回转模式 |
| 4.3.3 双钻头同步回转模式 |
| 4.3.4 自平衡钻进系统模式 |
| 4.4 控制系统设计(附程序) |
| 4.4.1 可视化操作界面设计 |
| 4.4.2 自平衡钻进系统控制程序编写 |
| 4.5 小结 |
| 第5 章 自平衡钻进系统结构设计与加工 |
| 5.1 自平衡钻进系统设计 |
| 5.1.1 内外钻头组 |
| 5.1.2 回转驱动组 |
| 5.1.3 传压隔扭组 |
| 5.1.4 缆管及其连接组 |
| 5.2 关键受力部件的受力分析与优化 |
| 5.2.1 内外钻头传扭结构的受力分析与优化 |
| 5.2.2 内外钻头传压结构的受力分析与优化 |
| 5.2.3 缆管及其夹具的受力分析与优化 |
| 5.3 自平衡钻进系统功能样机加工 |
| 5.3.1 加工工艺流程 |
| 5.3.2 加工技术要求 |
| 5.3.3 加工 |
| 5.4 装配工艺 |
| 5.4.1 装配架结构设计思路 |
| 5.4.2 装配架设计实物及细节 |
| 5.5 自平衡钻进系统功能样机的调试 |
| 5.5.1 电控调试 |
| 5.5.2 回转测试 |
| 5.5.3 调压测试 |
| 5.5.4 密封测试 |
| 5.6 小结 |
| 第6 章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）新型井下动力钻具-动态推靠式回转马达的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 动态推靠式回转马达的结构和工作特性 |
| 2.1 常用井下动力钻具的结构和工作特性 |
| 2.1.1 螺杆马达的结构 |
| 2.1.2 螺杆马达的工作特性 |
| 2.1.3 涡轮马达的结构与工作特性 |
| 2.2 动态推靠式回转马达结构 |
| 2.2.1 概述 |
| 2.2.2 动态推靠式回转马达整体结构 |
| 2.2.3 马达核心动力部件结构分析 |
| 2.3 动态推靠式回转马达的工作特性 |
| 2.3.1 马达的理论工作特性 |
| 2.3.2 马达的实际工作特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 马达核心动力部件的ANSYS静力学仿真 |
| 3.1 转子主体和转子推块的ANSYS静力学仿真 |
| 3.1.1 转子主体与转子推块仿真模型的建立 |
| 3.1.2 转子主体与转子推块ANSYS静力学仿真前处理 |
| 3.1.3 转子主体与转子推块ANSYS静力学仿真求解 |
| 3.1.4 转子主体与转子推块ANSYS静力学仿真后处理 |
| 3.2 输出轴的强度校核 |
| 3.2.1 输出轴仿真模型的建立 |
| 3.2.2 输出轴ANSYS仿真前处理 |
| 3.2.3 输出轴ANSYS仿真计算及结果后处理 |
| 3.3 井下工况对马达性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 动态推靠式回转马达Adams动力学仿真 |
| 4.1 Adams动力学仿真原理介绍 |
| 4.1.1 基本概念 |
| 4.1.2 多刚体动力学方程 |
| 4.2 动态推靠式回转马达Adams仿真 |
| 4.2.1 马达仿真模型建立 |
| 4.2.2 仿真模型各部件前处理 |
| 4.2.3 仿真计算及结果后处理 |
| 4.3 马达在不同摩擦系数,不同压差下的Adams仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 马达试验样机的加工与测试连接装置的设计 |
| 5.1 马达试验样机的加工 |
| 5.2 马达测试连接装置的设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）适用于机械式垂直钻井工具的新型控制机构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 我国油气开发现状 |
| 1.1.2 自动垂直钻井技术 |
| 1.1.3 机械式自动垂直技术 |
| 1.2 研究目的与研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 机械式垂直钻井工具发展现状 |
| 1.3.2 机械式垂直钻井工具原理与存在问题 |
| 1.3.3 水力涡轮的研究现状 |
| 1.4 技术路线与研究内容 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 CFD数值模拟原理 |
| 2.1 FLUENT简介 |
| 2.2 基本流动方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 Spalart-Allmaras |
| 2.3.2 k-epsilon |
| 2.3.3 Standard k-ω |
| 2.3.4 SST k-ω |
| 2.3.5 Reynolds Stress |
| 2.4 网格划分 |
| 2.4.1 网格类型 |
| 2.4.2 边界层划分 |
| 2.5 壁面函数 |
| 2.5.1 Standard Wall Functions |
| 2.5.2 Scalable Wall Functions |
| 2.5.3 Non-Equilibrium Wall Functions |
| 2.5.4 Enhanced Wall Functions |
| 2.5.5 User-Defined Wall Functions |
| 2.6 动态仿真 |
| 2.6.1 运动坐标系 |
| 2.6.2 动态网格方法 |
| 2.7 User Define Function |
| 2.8 收敛判断 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 NTD机构设计与分析 |
| 3.1 涡轮选型与设计 |
| 3.1.1 叶栅式涡轮 |
| 3.1.2 螺旋式涡轮 |
| 3.1.3 航空翼形生成的涡轮 |
| 3.1.4 水力平衡涡轮 |
| 3.2 涡轮材料选择 |
| 3.3 喷嘴设计 |
| 3.4 NTD装配设计与原理分析 |
| 3.5 NTD机构受力理论分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 NTD机构静态启动性能 |
| 4.1 仿真流程 |
| 4.2 仿真方案 |
| 4.3 仿真分析模型与网格划分 |
| 4.4 湍流模型与边界条件 |
| 4.5 启动性能研究 |
| 4.5.1 喷嘴位于不同位置时的受力 |
| 4.5.2 涡轮叶片参数因素研究 |
| 4.5.3 喷嘴参数影响研究 |
| 4.5.4 涡轮泄流角影响研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 NTD机构动态性能 |
| 5.1 喷嘴转速影响 |
| 5.2 喷嘴形状影响 |
| 5.3 NTD机构动态分析 |
| 5.3.1 动态仿真模型 |
| 5.3.2 动态跟随特性 |
| 5.3.3 动态稳定特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
（6）Φ73mm涡轮钻具三维变截面定转子优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 涡轮钻具发展简史 |
| 1.2.1 国外涡轮钻具的发展现状 |
| 1.2.2 国内涡轮钻具的发展现状 |
| 1.3 涡轮钻具叶片研究现状 |
| 1.4 小尺寸涡轮钻具的应用 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 第2章 涡轮钻具设计理论 |
| 2.1 涡轮钻具结构与原理分析 |
| 2.1.1 涡轮钻具基本结构 |
| 2.1.2 涡轮叶片参数 |
| 2.1.3 涡轮钻具能量转化分析 |
| 2.1.4 涡轮钻具能量损失分析 |
| 2.2 涡轮钻具叶片设计理论 |
| 2.2.1 涡轮钻具型线设计理论 |
| 2.2.2 涡轮钻具叶片造型理论 |
| 2.2.3 涡轮钻具输出特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 Φ73mm涡轮钻具定转子叶片优化设计 |
| 3.1 数值模拟模型建立 |
| 3.1.1 计算流体力学软件介绍 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 边界条件 |
| 3.1.4 控制方程 |
| 3.1.5 湍流模型 |
| 3.2 定转子叶高优选 |
| 3.2.1 叶高优选基础方案设计 |
| 3.2.2 转子叶高优选 |
| 3.2.3 定子叶高优选 |
| 3.3 定转子叶片安装角优选 |
| 3.3.1 安装角优选基础方案设计 |
| 3.3.2 转子安装角优选 |
| 3.3.3 定子安装角优选 |
| 3.4 定转子叶片数优选 |
| 3.4.1 叶片数优选基础方案设计 |
| 3.4.2 转子叶片数优选 |
| 3.4.3 定子叶片数优选 |
| 3.5 优选结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Φ73mm涡轮钻具叶片曲面造型优化设计 |
| 4.1 叶片参数化 |
| 4.2 转子弯曲角优选 |
| 4.3 转子掠角优选 |
| 4.4 不同叶片造型方法对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计 |
| 1.1 基于儒可夫斯基变换的翼型绕流 |
| 1.2 涡轮钻具叶片设计的保角变换法 |
| (1)计算栅距t: |
| (2)计算单翼绕翼环量ΓB: |
| (3)计算翼型弦线与列线夹角βm。 |
| (4)求取叶片骨线方程。 |
| (5)骨线加厚。 |
| 2 算例 |
| 2.1 系统造型 |
| 2.2 数值计算与分析 |
| 3 实验测试 |
| 4 结论 |
（8）带有串列叶栅的涡轮钻具叶片设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 串列叶栅的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外涡轮钻具钻井技术研究概况 |
| 1.2.2 涡轮钻具串列叶栅设计研究概述 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第2章 涡轮钻具串列叶栅的参数计算 |
| 2.1 轴流式涡轮叶片级流体动力问题 |
| 2.2 涡轮钻具叶片结构特点 |
| 2.3 涡轮钻具的基本参数计算 |
| 2.4 涡轮钻具叶片参数计算 |
| 2.5 涡轮钻具性能参数计算 |
| 2.6 串列叶栅的参数 |
| 2.6.1 串列叶栅的几何参数 |
| 2.6.2 串列叶栅的液动参数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 涡轮钻具单列叶栅与串列叶栅建模与前处理 |
| 3.1 NUMECA软件介绍 |
| 3.2 叶片建模 |
| 3.2.1 叶片成型方法 |
| 3.2.2 叶片造型 |
| 3.3 计算域模型网格生成 |
| 3.3.1 IGG/AutoGrid介绍 |
| 3.3.2 网格生成 |
| 3.3.3 网格无关性验证 |
| 3.4 前处理 |
| 3.4.1 数值模拟方法 |
| 3.4.2 控制方程 |
| 3.4.3 计算方法 |
| 3.4.4 湍流模型 |
| 3.4.5 FINE/TURBO进行边界条件设置 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 通过数值模拟对涡轮钻具串列叶栅参数进行优选 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CFD技术发展背景 |
| 4.3 弦长比对涡轮性能的影响 |
| 4.4 轴向距离对涡轮性能的影响 |
| 4.5 周向偏距h对涡轮性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 优选后叶栅的性能分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 CFD求解及流场结果分析 |
| 5.3 串列叶栅在变转速工况下适应性分析 |
| 5.4 串列叶栅与单列叶栅对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（9）小尺寸中高速叶轮机械水力性能的数值模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 动力钻具概述 |
| 1.3 国内外研究历程及发展趋势 |
| 1.3.1 涡轮钻具的国外研究历程 |
| 1.3.2 涡轮钻具的国内研究历程 |
| 1.3.3 涡轮叶栅叶片设计发展历程 |
| 1.4 本文研究的主要内容与技术路线 |
| 第2章 涡轮总体结构及参数分析 |
| 2.1 涡轮钻具工作原理 |
| 2.2 涡轮钻具基本结构 |
| 2.3 涡轮钻具基本特征 |
| 2.4 涡轮钻具工作特性 |
| 2.4.1 涡轮的转化扭矩特性 |
| 2.4.2 涡轮的功率特性 |
| 2.4.3 涡轮的有效压头 |
| 2.4.4 涡轮的能量损失 |
| 2.4.5 涡轮的转化效率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 涡轮叶栅几何结构及参数分析 |
| 3.1 涡轮叶栅流动理论模型 |
| 3.2 涡轮单元基本运动规律 |
| 3.2.1 钻井液在定子出口速度确定方法 |
| 3.2.2 钻井液在转子进口速度确定方法 |
| 3.2.3 钻井液在转子出口速度确定方法 |
| 3.3 涡轮的无因次系数分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 确定叶栅几何参数及造型方法分析 |
| 4.1 确定叶栅几何参数 |
| 4.1.1 确定涡轮叶片结构角 |
| 4.1.2 确定涡轮叶片几何参数 |
| 4.2 造型方法分析 |
| 4.2.1 涡轮叶片造型研究进展 |
| 4.2.2 涡轮叶片造型方法比较分析 |
| 4.3 确定涡轮叶片线型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于CFD的涡轮叶片水力性能数值分析 |
| 5.1 CFD概述 |
| 5.2 计算流体动力学基本方程 |
| 5.3 小尺寸涡轮的水力性能分析 |
| 5.3.1 涡轮计算模型 |
| 5.3.2 网格及边界条件设置 |
| 5.3.3 小尺寸涡轮的水力性能分析 |
| 5.4 转子叶栅结构变化对涡轮工作性能的影响 |
| 5.4.1 叶栅结构变化对性能影响理论分析 |
| 5.4.2 涡轮计算模型 |
| 5.4.3 数值模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
| 参考文献 |
（10）涡轮钻具三维叶片设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外涡轮钻具技术研究概况 |
| 1.2.1 国内外涡轮钻具钻井技术研究概况 |
| 1.2.2 涡轮叶片设计研究概述 |
| 1.2.3 三维设计理论在涡轮叶片中的应用 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第2章 三维涡轮叶片设计理论 |
| 2.1 轴流式涡轮叶片级流体动力问题 |
| 2.2 简单径向平衡方程的求解 |
| 2.3 等环量扭曲方法 |
| 2.3.1 级间流动参数在半径方向上的变化 |
| 2.3.2 级后流动参数在半径方向上的变化 |
| 2.4 等环量扭曲方法特点 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 涡轮钻具三维叶片的参数计算 |
| 3.1 涡轮钻具叶片结构特点 |
| 3.2 涡轮钻具的基本参数计算 |
| 3.3 涡轮钻具叶片根部截面参数计算 |
| 3.4 涡轮钻具三维叶片扭曲计算 |
| 3.5 涡轮钻具性能参数计算 |
| 3.6 计算过程程序实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 涡轮钻具三维叶片造型及建模 |
| 4.1 叶片造型方法 |
| 4.2 三维叶片造型 |
| 4.3 计算域模型网格生成及前处理 |
| 4.3.1 网格划分技术 |
| 4.3.2 网格生成 |
| 4.3.3 网格无关性验证 |
| 4.3.4 边界条件设置 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 涡轮钻具数值模拟分析 |
| 5.1 CFD技术发展背景 |
| 5.2 数值模拟及流场结果分析 |
| 5.3 三维叶片变转速工况下适应性分析 |
| 5.4 三维叶片与直叶片性能对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 涡轮钻具三维叶片优选及性能改进 |
| 6.1 三维叶片积叠规律的优选 |
| 6.2 主叶片造型方式对比 |
| 6.3 轴向弦长对涡轮性能的影响 |
| 6.4 定转子叶片数对性能的影响 |
| 6.5 轴向间隙对涡轮性能的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
| 附录 |
四、气动涡轮钻具设计特性分析（论文参考文献）
- [1]■73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化[J]. 郭宝杉. 石油矿场机械, 2021(04)
- [2]煤矿井下复合冲击螺杆钻具高效破岩机理研究[D]. 彭旭. 煤炭科学研究总院, 2021(01)
- [3]双钻头自平衡钻进系统的结构设计与试验研究[D]. 陈杭凯. 吉林大学, 2021(01)
- [4]新型井下动力钻具-动态推靠式回转马达的研究[D]. 刘文辉. 中国地质大学(北京), 2020(09)
- [5]适用于机械式垂直钻井工具的新型控制机构研究[D]. 李方韬. 中国地质大学(北京), 2020(09)
- [6]Φ73mm涡轮钻具三维变截面定转子优化设计研究[D]. 张凯. 中国石油大学(北京), 2020
- [7]基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析[J]. 张晓东,林梦,龚彦,郝仁杰,杨林. 中国机械工程, 2020(08)
- [8]带有串列叶栅的涡轮钻具叶片设计研究[D]. 秦箫笛. 西南石油大学, 2019(06)
- [9]小尺寸中高速叶轮机械水力性能的数值模拟分析[D]. 彭灼. 长江大学, 2019(11)
- [10]涡轮钻具三维叶片设计与研究[D]. 欧松. 西南石油大学, 2018(07)