小直径井下发电机涡轮叶片仿真研究.pdfVIP

应用与试验 2013年第4期(第26卷，总第126期)·机械研究与应用 · 小直径井下发电机涡轮叶片仿真研究 衣 照秋 (辽河油田油建一公司，辽宁 盘锦 124120) 摘 要 ：采用计算流体动力学分析软件 FLUENT对小直径井下涡轮发电机的涡轮叶片叶型进行了流体动力学分析， 得到其定转子内部的流场分布。将仿真得到的入 口压力与理论计算所得的设计压力降做对比，验证了简化后的二维 叶型仿真的可行性。分析结果表明，转子叶片吸力面的弯曲程度过大将造成脱流，并且适当增大转子叶片出口角，可 减少其尾缘出现涡的可能，提高涡轮叶片的水利效率。根据仿真结果对该叶型进行优化。 关键词：涡轮 ；仿真 ；流体动力学 ；井下发电机 中图分类号：TH123 文献标志码 ：A 文章编号：1007—4414(2013)04—0072—03 Research onTurbineBladeofDownholeGeneratorUsedin Small——diameterW ellBasedonSimulation YIZhao—qiu tPetroChinaLiaoheOilFteldNo．1ConstructionEngineeringCompany PanfinLiaoning 124120．China、 Abstract：Usingthecomputationalfluiddynamicsanalysissoftwaretodothehydrodynamicanalysisofrtheturbinebladeof thedownholeturbinegeneratorandflowfielddistributionisgot．Bycomparingwiththedesignpressuredropofthetheoretical calculation，thefeasibilityofthetwo—dimensionalleafshapesimulationfortheturbinebladeisconfirmed．AnalysisResult showedthatoversizeofthedegreeofcrookofthesuctionfacewouldcauseflowseparation．Increasingtheexitanglewouldde— creasethepossibilityofvo~exa10ngthetrailingedgeoftherotatorandincreasingthehydraulicefficiencyoftheturbineblade． ThebladeshapeI~asedontheconclusionofthesimulationisoptimized． Keywords：turbine；simulation；hydrodynamics；downholegenerator 1 涡轮发电机研究的必要性 FLUENT本身带有强大的后处理功能，用户能够方便 普遍使用高性能的锂电池为井下测量仪器，如 的得到分析后的各种数据曲线或者云图 J。 LWD、MWD、地质导向、旋转导向工具等供 电，而锂 电 2 涡轮叶片的CFD模拟过程 池的工作温度通常为 150℃左右 。随着石油钻探井 由于涡轮发电机 中的涡轮叶片在径 向各截面形 深的日益增加，井筒温度随之升高，常规的锂 电池难 状完全一样。在涡轮叶片设计过程中，定子 、转子叶 以承受高温考验 ，寿命大大缩减，甚至无法正常工作。 片几何参数都是在其水平展开的特征面内规定的，以 且频繁更换电池也带来了钻井成本的升高和钻时的 额定工况下，平均直径特征面上叶片达到最小叶型损 增加，依赖电池为井下测量仪器供电的手段已无法满 失的形状为标准 。因此 ，将涡轮 中钻井液的三元 足超深井钻井的需求 。