钻杆外壁清洗射流流场的数值分析

简介

在采用高压水射流清洗钻杆外壁过程中,为了得到最佳的清洗位置和清洗角度,必须提高钻杆的清洗效率和质量,文章建立了外部射流流场控制方程组,结合标准的k-ε湍流模型进行化简求解,采用ICEM CFD建立网格模型,通过Fluent软件采用VOF气液两相流模型和SIMPLE算法对喷嘴外部流场进行数值模拟分析。在一定的喷射范围内,改变喷射角度模拟对钻杆外壁的理论清洗情况,在最佳的清洗情况下确定喷头在整个清洗装置中的安装位置和喷射角度。分析结果表明：在600mm的安装距离中,随着喷射角度的减小,射流束的分流情况越来越明显,当减小到15°时,流束基本朝向一边;该喷射范围内,随着轴线位置的增大,速度和压力都呈现衰减状态,当距离超过500mm,速度衰减较明显,所以适宜的喷射距离为500mm;当喷射角度除15°和90°时衰减较大外,其余角度下衰减情况基本相同。再通过对壁面打击力的分析得出最佳的喷射角度为60°。