变系数二阶流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁的受力分析

摘要

在聚驱螺杆泵采油工况下，由于抽油杆自重及偏心的影响，抽油杆不仅绕自身轴线自转，还绕着油管的轴线公转，聚驱井采出液在抽油杆与油管所形成的偏心环空中的流动可视为勃弹性流体在内管做行星运动的环空中的流动。因此研究勃弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时流体作用在内管外壁上的受力，可以为分析聚驱螺杆泵采油井杆管偏磨现象提供了一定的理论指导。本文建立了运动双极坐标系下变系数二阶流体在内管做行星运动的环空中流动的控制方程,并给出了该流动作用在内管壁上法向应力差的计算公式;以可视为变系数二阶流体的HPAM水溶液为例,在对控制方程数值求解的基础上,对内管壁上的法向应力差进行了数值计算,并分析了内管自转和公转速度、环空偏心度、压力梯度及流体弹性对其的影响;以水为例,把数值解与解析解绘制的法向应力差的分布曲线进行了对比,两者吻合较好,说明本文给出的变系数二阶流体在内管做行星运动的环空中流动时流体作用在内管外壁上的法向应力差的计算公式及数值计算方法是正确的.