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水射流与岩石的耦合问题

作者:admin来源:中国制砂机网 日期:2014-11-20 14:15:16 人气: 标签:

  水射流与岩石的耦合求解水射流与岩石的耦合问题采用流固交错迭代方式按时间推进求解。从水射流流场的初始边界条件开始计算。对每一时间步,运算步骤如下:在一定岩石形状下,用速度势函数法对水射流流场进行求解,计算出流体对岩石表面的作用力,将其作为边界条件转至岩石部分的计算;用非线性动力有限元方法求解岩石的方程,得到新的岩石表面位置以及岩石内部的应力和应变;根据新的岩石表面形状对变化了的流场区域重新划分计算网格。其原因在于射流对岩石的初始冲击没有返回流的干扰,打击力度最大,因而破岩速度和所形成的岩石孔洞半径也最大;后续射流由于返回流及岩石孔壁的限制,射流能量沿程损耗迅速增大,打击力度下降,破岩速度及孔洞半径相应减小。这表明射流的冲击时间仅是影响射流破岩效果的一个方面,增大射流能量及改善能量分布,将有助于提高破岩效率。这点已为众多实验所证实。效应,这是因为应力波在岩石中传播产生的瞬态应力场虽可分解为径向压应力和环向拉应力,且岩石的抗拉强度较抗压强度小很多,但由于应力波在岩石中的传播随距离的增加衰减极为迅速,在距离射流冲击点较远处,岩石中的能量密度已经达不到导致岩石破坏的临界值。与试验研究结果的对比表明,有限元分析方法假设合理,其模拟结果较好地反映了水射流破岩的实际物理过程,为水射流的进一步研究探索出一条有效途径。脉冲水射流破岩的主体集中在射流接触岩石后很短的时间内,并表现出明显的局部效应。在对底部钻具组合进行受力和变形分析时,将稳定器处轴向力的方向取为钻柱的切线方向,同时考虑了井壁支反力的影响,这种处理方式与钻柱实际受力情况相符合,因此结果更准确。利用权余法推导了新的底部钻具组合受力变形计算公式。利用其边界条件的特点。

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