为研究钻采机械作业时,垂直管柱在内、外流作用下的振动响应特性,以南海某深水钻井管柱为研究对象,基于相似理论,采用重力相似准则,通过电机拖拽支架产生相对流速,搭建含内流的单、双管柱振动响应试验测试平台,对内、外流作用下的垂直管柱进行了试验研究。结果表明:内流的存在使管柱自振频率降低,随着内流速度的增大,自振频率减小;外流是引起水下管柱振动的主要因素,外流速度越大,参与振动的响应模态越多;串联排列的双管柱在间距比小于4时,能明显减小管柱振动响应。

为研究变频调速运行时,潜油离心泵输送气液两相流时泵内部流动特性,以Q10潜油离心泵的叶轮为研究对象,采用欧拉-欧拉非匀相流、非定常N-S方程和标准κ-ε湍流模型,对潜油离心泵叶轮内气液两相流动进行了瞬态仿真计算。结果表明:流道内的气相随着叶轮旋转而分布不均匀,叶轮内气相聚集范围均表现为自前缘处向尾缘处出口延伸,气相聚集浓度自前缘进口处向尾缘出口递减;当叶轮转速增加,气相在流道内周期性聚集扩散的周期缩短,且叶轮内气相浓度减小,气袋的体积变小,也容易分离破碎成小气袋;流道内整体流速增大,进出口压差增大;叶片两侧压差与叶轮转速成正比,同时叶片表面波动频率也随之增大。