金刚石钻头井底流场CFD模拟研究  

CFD simulation of diamond bit′s bottomhole flow field

作　　者：潘晓毅[1,2,3] 秦建新[1,2,3] 谢德龙[1,2,3] 林峰[1,2,3] 罗文来[1,2] 肖乐银[1,2,3] 陈超[1,2,3] 彭少波[1,2,3] 陈家荣[1,2,3] 

机构地区：[1]中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,桂林541004 [2]国家特种矿物材料工程技术研究中心,桂林541004 [3]广西超硬材料重点实验室,桂林541004

出　　处：《金刚石与磨料磨具工程》2016年第4期34-38,共5页Diamond & Abrasives Engineering

基　　金：广西区直科技型企业科研成果转化资金(2013–1–20);广西自然科学基金面上项目(2013GXNSFAA019320);科技部科研院所技术开发研究专项(2013EG115007);广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻1348008–3);中色集团科技开发项目(2013KJJH11);桂林市科学研究与技术开发计划项目(20150105–1;20140104–4)

摘　　要：运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)理论,采用RNGk–ε模型及连续性方程对常规75/49mm钻头的井底流场进行了数值模拟,分析了井底压力、流速、剪力分布特征及水口涡流对唇面流场的影响,针对钻齿的冷却不充分部位及冲蚀严重部位提出了金刚石匹配优化设计建议。模拟结果表明:常规75/49mm钻头模型唇面压力分布梯度是由内沿指向外沿逐级递减的,由于水口涡流的存在,其介质流速云图、剪力等高云图呈扭曲"凸"形分布。Based on the theory of computational fluid dynamics （CFD）, the bottomhole flow field of the Ф75/Ф49 mm diamond bits is simulated using the RNG k-ε model. Meanwhile, the effects of bottomhole pressure, flow velocity, shear strain and the eddy of water gap on the crown surface are analyzed. The diamond arrangement is optimized in the insufficient cooling location and serious erosion area. The simulation results show that the pressure distribution gradient on the Ф75/Ф49 mm diamond bit＇s crown surface declines from the inner edge to the outside edge. Because of the eddies in the water gap, the medium flow nephogram and the shear force vector nephogram show a distorted convex form.

关 键 词：金刚石钻头 井底流场 流体力学 计算流体力学 数值模拟 

分 类 号：TQ164[化学工程—高温制品工业] TG74[金属学及工艺—刀具与模具]