PDC钻头参数化设计与井底流场数值模拟研究

摘要

本文通过分析PDC钻头的结构,建立参数化模型,借助VBA语言编程研制了PDC钻头的参数化设计绘图系统,实现了多种形状的PDC钻头设计加工图、刮刀分布式钻头的各刮刀上的布齿图和所有齿的覆盖图、内螺纹接头和外螺纹接头图、以及钻头与接头的组装图的自动绘制.该系统界面友好,数据传输方便,有效地将PDC钻头的参数化技术推广到设计实践中,大大加快了设计速度和提高设计效率,同时也为PDC钻头的优化设计打下了基础.PDC钻头的寿命和工作效率还取决于其水力结构,本文根据PDC钻头的布齿和流道形式建立了较真实的PDC钻头井底流场的三维物理模型,采用数值模拟的方法对其井底流场进行了模拟研究.

目录

文摘

英文文摘

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第1章前言

第2章PDC钻头与CAD技术发展概况

2.1 PDC钻头的发展概况

2.1.1复合片的发展概况

2.1.2新型PDC钻头的发展概况

2.1.3 PDC钻头的CAD应用概况

2.1.4 PDC钻头的水力结构发展概况

2.2 CAD技术概述

2.2.1 CAD技术的发展简史

2.2.2 CAD技术的应用

2.3本章小结

第3章参数化设计基本理论

3.1参数化设计基本原理

3.2参数化设计与传统设计比较

3.2.1传统绘图系统的设计方法及其不足

3.2.2参数化设计的优点

3.3参数化设计方法

3.3.1人工交互参数化方法

3.3.2程序参数化方法

3.4本章小结

第4章PDC钻头的参数化设计方法研究

4.1 PDC钻头的结构分析

4.1.1刮刀分布式PDC钻头

4.1.2单齿分布式PDC钻头

4.2 PDC钻头的参数化设计模型

4.2.1 PDC钻头的参数化设计思路

4.2.2 PDC钻头的参数化设计模型建立

4.2.3主参数确定

4.3本章小结

第5章PDC钻头面向对象的参数化设计

5.1系统环境

5.1.1软件环境

5.1.2开发语言

5.2 VBA应用程序设计

5.3系统功能

5.3.1程序结构

5.3.2初始化程序

5.3.3运行程序

5.4关键技术

5.4.1面向对象程序设计

5.4.2人机界面设计

5.4.3输出图形比例控制的方法

5.4.4与Excel的通信

5.5本章小结

第6章PDC钻头井底流场数值模拟

6.1 PDC钻头井底流场的物理模型

6.2控制方程

6.2.1紊流流动控制方程

6.2.2控制方程的有限元离散

6.2.3离散方程的分离式求解法

6.3网格划分与边界条件

6.3.1网格划分

6.3.2边界条件

6.4数值模拟结果分析

6.4.1井底速度分布

6.4.2钻头表面速度分布

6.5本章小结

第7章结论

参考文献

致谢