基于SPH方法粒子射流破岩数值模拟与实验研究

• 作者: 周毅 张贵才 徐依吉 李建波 王瑞英 赵健 邢雪阳
• 来源期刊: 爆炸与冲击
• 关键词: 粒子射流 冲击破岩 SPH方法 室内实验
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 页码范围: 479-486
• 页数: 8页
• 分类号: O389
• 语种: 中文
• DOI: 10.11883/1001-1455(2017)03-0479-08

摘要

钻井液中加入体积分数为1％～3％的钢质粒子在钻头喷嘴处高速喷出冲击岩石,实现了粒子射流冲击和钻头机械联合破岩,有效提高了破岩效率.利用瞬态非线性动力学有限元模拟软件,基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,考虑流体对粒子射流冲击的影响,建立了粒子射流冲击破岩的物理模型,获得了粒子射流参数对破岩体积的影响规律,进行了室内实验验证,验证了SPH方法的有效性.结果表明:粒子射流冲击岩石表面形成规则的V型冲击坑;同条件下粒子射流破岩体积是水射流破岩体积的2～4倍;随着粒子射流冲蚀时间的增加,粒子射流破岩体积不断增加,但破岩效率降低;粒子射流压力大于10 MPa后,粒子射流破岩效率迅速增大;喷射角度大于6°后,破岩效率迅速减小.