控压钻井节流阀工作特性数值模拟及试验研究

针对研制的一种新型控压钻井节流阀,对其阀座倒角处理前后节流阀阀腔内部流场进行数值模拟,并结合理论推导及现场试验对新型节流阀的工作特性进行研究,得到开度、节流压差及流量系数等性能参数间的影响关系。结果表明:新型控压钻井节流阀能够满足节流压差随阀芯开度线性变化的控制要求;采用倒角处理的阀座能在保证控压节流特性的基础上缓解流体介质对节流阀的冲刷作用,延长控压钻井节流阀的使用寿命。     

新型筒形控压钻井节流阀研制及其性能试验

针对国产控压钻井节流阀节流特性差、使用寿命短、设计方法不科学等问题,设计了一种新型筒形控压钻井节流阀。介绍了该节流阀的整体结构、阀芯阀座设计方法、阀腔尺寸的优化方法,并对节流特性进行了试验验证。试验测试结果与理论吻合,表明该节流阀控压线性度好,设计方法合理。通过克里金响应面法优化了阀腔尺寸,提高阀芯使用寿命高达30.2%。该节流阀的研制方法为节流阀的设计提供了一种科学可重复的设计思路,为节流阀的进一步设计提供了理论参考。该节流阀在节流阀特性和使用寿命等方面的优势将在一定程度上促进控压钻井技术在国内的推广。     

V型液压阀口节流特性多目标优化

提出了用来衡量V型节流阀口节流特性指标:等效水力直径曲线Dh2的斜率dV2、阀口压降分配系数k、节流空化指数曲线σ2-X的值σ2A1in、σ2A1out。利用正交试验设计结构参数样本,运用模糊隶属度分析方法得到了节流特性较优的节流阀口结构参数组合。与初始的节流阀口结构相比较,其中dv2相对初始结构提高了177.19%;阀口压降分配系数k增加了149.98%,使阀口压降过分集中得到了缓解;空化集中截面A2附近的空化指数σ2A1in,σ2A1out分别下降了0.31%和14.99%,在一定程度上减轻了V型节流阀口的空化现象。     

高压节流阀节流特征及流固耦合失效分析

以川东北地区高压裂缝性气藏开发钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,分析开度与节流面积、节流压降、流体速度的关系,并依据伯努利方程建立节流压降与开度、流体密度、进口流量的数学模型,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对所述条件下的节流阀内部流场和阀芯应力分布对比分析。结果表明,楔形节流阀节流能力随开度的增大迅速减小,随流体密度、进口流量的增大而增大,在一定开度下,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯变径台阶面与轴销连接孔位置处出现应力集中,同时阀芯节流面附近有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效;当开度较小时,节流效果显著,含固相颗粒的流体容易造成节流阀堵塞,且高速流体对阀座冲刷引起刺漏,该分析结果与现场节流阀失效情况十分吻合。     

电子膨胀阀的制冷剂流量特性的试验研究

以节流阀的水力学公式为基础,通过试验的方法研究阀开度,节流前后压差,压比,出口干度以及节流前后压力对电子膨胀阀的流量特性的影响。试验结果表明,电子膨胀阀具有良好的调节特性和较大的调节范围,阀节流前后的压差,压比,阀出口干度等因素对其流量系数和流量值都有一定的影响。     

空间转角蚁穴式调节阀复合降压结构设计及仿真分析

空间转角蚁穴式调节阀(ATE调节阀)降压结构复杂,其空间转角蚁穴式节流元件(ATE节流元件)流道融合了转折、扩张、汇合、分流和对冲等流动过程。通过CFD流场仿真,研究在不同压力等级下ATE节流元件级间压力、速度、流量及气体体积分数随降压级数、流道形状、流道关键结构尺寸等参数的变化规律。压降特性仿真结果表明,ATE节流元件能够将一次较大的压降分解成多次的小压降,逐级降压过程压降线性度良好。同时ATE节流元件关键结构参数的仿真研究表明,级间距为7 mm时空化最小,渐缩型节流元件空化程度最小,腰型槽为3 mm时节流元件空化程度最小,出口沉槽倒角不会降低空化程度,增大出口沉槽过流面积会导致空化程度增加。最后搭建了ATE节流元件测试平台,对节流元件在不同压降条件下的压力和流量进行了测试,ATE节流元件级间压力测试与仿真结果的最大误差不超过8%,流量误差平均值约为10%,试验测试与仿真计算结果具有较好的一致性,试验验证了仿真计算的准确性。     

减振器节流阀非线性特性的有限元模拟分析

探讨汽车筒式液阻减振器节流阀非线性动态特性的有限元分析方法。利用ADINA有限元分析软件分别建立板阀型节流阀的结构动力学模型和流体动力学模型,并利用其液一固耦合分析模块,对此耦合模型进行瞬态响应分析,得到阀的非线性节流特性、阀板的动态运动响应以及节流阀内流场特性。模拟计算结果与实验结果具有较好的一致性,节流阀在工作时开度很小,液体压力场具有强不均匀性,液体对阀板的作用力也具有不均匀性,板阀型预载阀的节流特性接近于线性,节流通道在大流量下对节流阀的特性有较大影响,     

节流调速液压系统动态特性研究

为获得节流调速系统在不同工作状态下的瞬态特性,对进油、回油节流阀节流调速系统进行了数字与实验研究。建立了系统流体流动和各部件受力相互作用的动力学模型,仿真分析了系统参数--节流阀通流截面积At、负载F和油液体积弹性模量E对节流调速系统的动态特性影响;讨论了进油、回油节流阀节流调速系统的动态响应特性;通过试验验证了所设计的动力学模型的正确性。其研究方法可为设计液压系统时选择调速系统参数提供借鉴和参考。     

分流集流阀中节流阀口的过流面积分析

以分流集流阀中的固定节流阀口为分析对象,根据渐扩型节流槽和等截面节流槽的计算准则,分析不同形状下阀口等效过流面积的数学公式。运用MATLAB编程计算得出阀口过流面积。分析不同形式节流槽过流面积的特点,比较其对系统流量特性的影响,为分流集流阀中节流阀阀口的设计选取提供参考。     

节流阀波纹管长度的选择

节流阀必须有足够的行程,才能达到节流介质的目的。波纹管节流阀除具有一般节流阀的特性之外,还具有其独特行程要求,本文重点介绍了如何在有限的安装空间下,增加其行程,在到充分节流的目的。     

线性压控甚低频正弦振荡器的研制

本文提出一种新型的在甚低频段具有线性压控特性的正弦振荡器,其特点是由可集成化的压控模拟电感和外接电容组成回转器谐振回路。转换电容并调节压控电压可获得各种不同的十进制频率,频率可低至0.03Hz,甚致更低。文中讨论了模拟电感和由它构成的振荡器的电路原理和压控方程,并给出测试结果。     

电液比例溢流阀控式横向半主动油压减振器阻尼特性研究

对电液比例溢流阀控式横向半主动油压减振器的阻尼特性进行了理论研究,阐明该减振器的阻尼特性为速度平方型加可调的卸荷特性,指出调节电液比例溢流阀的溢流压力可以实现阻尼力的适时调整,而改变节流阀节流面积能够满足对最大被控阻尼力的不同要求.     

微小流量高精度电液比例节流阀的研究

根据高压共轨进油节流调压技术的要求,应用电液比例控制技术研制了高精度微小流量电液比例节流阀,其关键的节流阀口采用了三角沟槽式结构形式,该结构能精确稳定地实现微小流量的调节,抗阻塞性能好,流量脉动小。而变截面盆形磁分路器式的比例电磁铁,由于其明显的磁饱和特性,因此容易实现比例电磁铁的位移—力的水平特性,从而实现电磁力与输入电流的线性比例特性。所研制的比例节流阀经试验验证基本能满足高压共轨进油节流调压技术的要求。     

文丘里管扩张段湿气流动特性与结构优化

对文丘里管扩张段加速压降和摩阻压降进行理论分析,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法针,对管径50 mm,节流比0.55的长喉颈文丘里,从扩张角度和扩张段形状入手设计了4种结构,寻找适合湿气流动且能提高文丘里前后差压比值K对液相体积含率LVF线性辨识能力的最优结构。模拟结果与理论分析吻合,表明差压比值K随扩张角度增加而增大,但难以实现线性辨识。扩张段采用椭圆弧结构,可通过减小加速压降增大摩阻压降提高K值对液相的分辨能力。同时必须保证扩张段与后直管段平缓连接,从而确保湿气流动形态稳定。椭圆弧结构与直线结构平缓相接的扩张段模型在保证湿气流动稳定前提下,将差压比K与LVF的线性度由原先的1.5%拓宽到4.5%。     

减压阀阀芯与孔板间距对节流性能的影响分析

使用高温高压蒸汽推动汽轮机可以实现能量的转化，而针对蒸汽的调控直接影响到能量的转化效率和系统的安全性。减压阀作为蒸汽辅助动力系统的核心部件，主要对高温高压蒸汽进行调控，使其压力和温度等参数被调节到特定范围。节流特性是减压阀的主要性能指标，以一种新型多级角式减压阀为研究对象，采用计算流体力学方法，考察了笼罩式阀芯和节流孔板的间距对节流特性的影响，具体分析了不同间距下流动特性、湍流耗散率、温度特性和压比特性等节流性能。研究结果为后续开展类似减压阀的节流优化设计提供参考。     

小孔节流静压气体轴承压降效应的数值分析*

孔式节流静压气体轴承存在的压降效应会降低轴承承载性能。为探讨不同轴承结构参数对节流孔出口处压降效应的影响,以小孔节流静压气体轴承为研究对象,采用有限差分法、超松弛迭代法对轴承气膜流场进行计算,得到不同轴承结构参数下气膜压力分布。结果表明：节流孔直径和数量、偏心率、节流孔位置以及平均气膜厚度均对节流孔的压降效应产生重要影响;压降效应随节流孔直径和数量的增大而减小,随平均气膜厚度和偏心率的增大而增大,随空气温度升高而降低;节流孔越靠近轴承端面,压降效应越强;转速变化对节流孔压降基本不产生影响,表明压降效应主要与轴承的静态特性有关,与动态性能关系很小。     

毛细管混压轴承节流参数与承载力性能研究

对以毛细管节流器为进油方式的混压轴承的静态特性进行探讨,利用有限差分法求解雷诺方程。静态分析中,比较了不同的油腔深度、节流面尺寸及偏位角对节流器参数和承载力关系的影响,并讨论了所得结果在轴承设计上的应用。     

防刺短节对节流阀流量特性影响规律的研究

冲蚀磨损是井控节流阀正常工作下的主要失效形式,为了延长其使用寿命,减小其冲蚀磨损而设计了一种防刺短节装置。但该装置对节流阀流量特性的影响规律尚不清楚,为了对其现场应用提供理论参考,采用三维流场分析的方法,对其流场进行了研究。结果表明,防刺短节对节流阀的压降、流阻系数和流量系数影响不明显,不会对节流阀的现场操作带来影响。安装防刺短节仍然要避免节流阀在较小开度下长时间工作。针对楔形节流阀阀瓣与阀座之间无冲击的特点,提出了阀瓣采用陶瓷材料的建议。     

节流锁紧回路驱动稳定性

围绕某火箭发射装置提升锁紧系统在下降驱动时的抖动问题,以发射装置提升锁紧回路为研究对象,分析了节流锁紧回路的原理,通过AMESim软件搭建了回路仿真模型,开展了问题复现与技术分析,确定了在液压锁、节流阀与液压缸组合应用工况下,造成液压缸负向负载驱动时抖动的技术原因,提出了增加背压阻尼的改进技术方案,并通过对不同背压下的驱动特性进行仿真验证,摸清了背压值对驱动稳定性的影响规律,将改进回路方案及合适的背压参数进行了试验验证,解决了抖动问题,满足技术要求。为后续节流锁紧回路在负向负载驱动方案设计、仿真分析和参数匹配中提供了有价值的技术参考。     

锥形节流阀中背压对空化流场的影响

对锥形节流阀进行了流场模拟及其特性研究,分析了流道背压对锥形节流阀流道内压力、速度和空化区域分布的影响。研究结果表明:锥形节流阀阀腔内节流口后部区域,流体流速增高、压力降低,是空化发生的主要区域。随着背压的减小,空化区域不断增大,空化强度增强。背压越小,空化区域越靠近阀座壁面,空化强度越大。研究结论可为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。