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《壓裂工況下管柱流固耦合振動特性分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、目錄分類號TE925.3學(xué)號152020362密級全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文題目壓裂工況下管柱流固耦合振動特性分析作者姓名黃宇曦導(dǎo)師姓名、職稱曹銀萍副教授學(xué)科(專業(yè)領(lǐng)域)名稱機械工程提交論文日期稱2018年5月30日1目錄學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得西安石油大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。申請學(xué)
2、位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者簽名：____________日期：____________學(xué)位論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安石油大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬西安石油大學(xué)。學(xué)校享有以任何方法發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權(quán)利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，署名單位仍然為西安石油大學(xué)。論文作者簽名：__________日期：__________導(dǎo)師簽名：__________日期：__________·注：如本論文涉密，請在使用授權(quán)的說明中指
3、出（含解密年限等）。I中文摘要論文題目：壓裂工況下管柱流固耦合振動特性分析專業(yè)：機械工程碩士生：黃宇曦(簽名)導(dǎo)師：曹銀萍(簽名)摘要管柱在壓裂過程中作為主要的承載構(gòu)件與動力傳遞構(gòu)件，需要承受自身重量、軸向力及內(nèi)外流體的壓力等多種載荷的共同作用。這些作用會使管柱產(chǎn)生振動。當(dāng)壓裂液高速流經(jīng)管柱時，管柱會產(chǎn)生流固耦合振動，劇烈振動將導(dǎo)致管柱磨損與疲勞破壞，甚至發(fā)生井下事故。壓裂過程中管柱的失效問題日益凸顯，因此本文對壓裂管柱的流固耦合振動進行了以下研究。首先討論了壓裂管柱的失效機理，并對壓裂管柱接箍處的流場進行了分析。然后應(yīng)用流體的運動方程、連續(xù)性方程和固體的振動方程、
4、本構(gòu)方程推導(dǎo)了壓裂管柱流固耦合振動方程，采用特征線法對所建立的方程組進行解耦，并通過空間插值法進行離散求解。對啟停泵工況下的管柱及壓裂液進行了動力學(xué)分析。最后，利用有限元軟件模擬井下工況，對比了軸向力、內(nèi)壓以及有無流固耦合作用對管柱固有頻率和模態(tài)振型的影響。結(jié)果表明：壓裂液流速、壓力波動值及軸向附加應(yīng)力隨排量的增加而增大；壓裂液的壓力波動值及管柱軸向振動速度隨著井深的增加而減??；停泵時間越短，壓裂液的動壓力增速及管柱軸向振動速度越大；考慮流固耦合時壓裂管柱的固有頻率較無流固耦合時減少7%；壓裂管柱的固有頻率隨著軸向力的增加而增加，隨內(nèi)壓的增加而減小，內(nèi)壓為80MPa
5、時壓裂管柱的一階固有頻率降為0，管柱處于失穩(wěn)狀態(tài)，極易發(fā)生共振。關(guān)鍵詞：壓裂管柱流固耦合振動有限元論文類型：應(yīng)用研究（本文得到國家自然科學(xué)基金項目，編號：51404198，“體積壓裂管柱特殊螺紋接頭流固耦合振動機理及密封性研究”的資助）II英文摘要Subject：TheAnalysisofFluid-SolidCouplingVibrationCharacteristicsofTubingStringinFracturingConditionSpeciality：MechanicalEngineeringName：HuangYuxi(signature)Instru
6、ctor：CaoYinping(signature)ABSTRACTInthefracturingprocess,thepipestringisusedasthemainbearingcomponentandthepowertransmissioncomponent,anditneedstobearthemutualeffectofitsweight,axialforce,internalandexternalfluidpressure.Theseeffectscausethepipestringtovibrate.Whenthefracturingfluidflo
7、wsthroughthetubingstringathighspeed,thefluid-structureinteractionvibrationwilloccurinthetubingstring.Severevibrationwillleadtowearandfatigueofthetubingstring,andevendownholeaccidents.Theproblemofthefailureofthetubingstringduringthefracturingprocessisincreasinglyprominent.Therefore,th
