基于响应面分析的附壁脉冲射流喷嘴优化设计

摘要

为了提高附壁脉冲射流喷嘴结构的可靠性,针对某一超深油井井下附壁射流喷嘴,采用中心复合响应面设计与数值模拟方法,以反馈通道直径、 附壁夹角和出口直径为优化变量,以射流的压力脉动幅值为优化目标,开展了喷嘴结构的优化设计.通过试验与数值模拟结果对比,验证了数值模拟方法的可靠性.对响应面结果的拟合回归方程、 三维立体图和等高线进行了分析,分析结果表明,出口直径的变化对响应值压力脉动幅值的影响最为明显,较小的出口直径能够获得更大的压力脉动幅值.基于响应面分析结果,得到了优化的附壁脉冲射流喷嘴结构.对优化得到的附壁脉冲射流喷嘴内流场开展数值模拟分析,得到其脉动幅值为0.308 MPa,与响应面模型预测值非常接近,进一步验证了采用中心复合响应面法优化得到的附壁脉冲射流喷嘴结构的可靠性.研究方法与结果可为类似结构的优化设计提供参考.