超高压水射流冲击应力分布规律的数值分析
廖华林
(石油大学石油工程学院,山东东营 257061)
李根生
(石油大学石油天然气工程学院,北京 102249)
罗学钊
(胜利石油管理局钻井技术公司,山东东营 257000)
刘志宏
(华北石油管理局钻井一公司,河北廊坊 065007)
摘要 由于高压水射流破岩涉及的因素较多,且水射流作用过程复杂,致使水射流冲击下介质内部的应力分
布一直未能被准确揭示,从而制约着水射流技术的应用和发展。运用全解耦的流固耦合理论,建立了超高压水射
流冲击弹性非孔隙介质的应力分布计算的数值模型,其中水射流采用标准K - ε双方程模型和控制体积法,介质
采用固体有限元法,给出了水射流与介质耦合的数值算法。根据建立的理论模型,计算了介质在不同水射流速度
冲击下流场压力和介质内部的应力分布规律。计算结果表明,在超高压水射流冲击作用下,固体介质受力局部效
应明显,冲击区内介质基本处于受压状态,最大拉应力值位于介质表面,最大剪切应力位于冲击中心下部约0. 5 倍
喷嘴直径的位置。控制好水射流喷射速度与喷距,可以提高水射流清洗、切割、破碎和表面处理效率。
