淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

doi:10.3863/j.issn.1674-5086.2009.01.035

西南石油大学学报(自然科学版) ›› 2009, Vol. 31 ›› Issue (1): 145-148.DOI: 10.3863/j.issn.1674-5086.2009.01.035

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

王明波¹ 杨金莹²

1.中国石油大学石油工程学院，山东东营257061；2.中国石油大学生物工程与技术中心，山东青岛266555

收稿日期:1900-01-01 修回日期:1900-01-01 出版日期:2009-02-20 发布日期:2009-02-20

SIMULATION INVESTIGATION OF SUBMERGED JET FLOW FROM A STARSHAPED NOZZLE

WANG Ming-bo¹ YANG Jin-ying²

1.School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Dongying Shandong 257061,China;2.Center for Bioengineering & Biotechnology,China University of Petroleum,Qingdao Shandong 266555,China

Received:1900-01-01 Revised:1900-01-01 Online:2009-02-20 Published:2009-02-20

摘要/Abstract

摘要：

为了优化钻头水功率配置，提高井眼净化效果，对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究，建立了喷嘴射流流场的流动控制方程，采用有限体积法对其进行离散，结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解，并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比。对比结果发现，淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段，起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂。当喷距大于4倍喷嘴当量直径时，星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致，两个截面上射流速度剖面满足自相似性。

关键词: 低温井, 早强剂, 水泥浆, 固井

Abstract:

The Realizable κ-εturbulence model is applied to the simulation of star-shaped nozzle submerged jet flow.Numerical results including the time-averaged velocity distributions are compared with circular nozzle simulation results available.It is found that the exit profile shows significant influence on the flow field when the jet is in its initial stage,after the initial section,the jet formed by the star-shaped nozzle turns to transform into the circular nozzle jet.The axial velocity attenuation on the maximum and minimum diameter planes conforms to those of the flow field issued from the round nozzle when the standoff is larger than 4 times the equivalent diameter of the nozzle,more complicated than the round nozzle when the standoff smaller than 4 times the equivalent diameter of the nozzle.The velocity profiles on the maximum-diameter plane and the minimum-diameter plane show the characteristic of self-similarity when the standoff distance is larger than 4 times the equivalent diameter of the nozzle.The star-shaped nozzle generates the approximately same level of turbulence kinetic energy as the circular nozzle.

Key words: star-shaped nozzle, submerged jet flow, numerical simulation, Realizable κ-εmodel

中图分类号:

TE248

王明波杨金莹. 淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2009, 31(1): 145-148.

WANG Ming-bo YANG Jin-ying . SIMULATION INVESTIGATION OF SUBMERGED JET FLOW FROM A STARSHAPED NOZZLE[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2009, 31(1): 145-148.

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