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幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度

修德艳  
【摘要】: 在螺杆泵采油工况下,由于抽油杆自重和偏心的影响,抽油杆不仅绕自身轴线自转,还绕着油管的轴线公转,采出液在抽油杆和油管所形成的偏心环空中的流动可视为非Newton流体在内管做行星运动的环空中的流动。因此,研究非Newton流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度对于螺杆泵采油井优化设计泵的工作参数具有理论指导意义。 本文采用幂律流体模式来描述螺杆泵采油井采出液的流变性;利用待定系数法将幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的运动方程进行了变换,得到了流函数、轴向速度与压力梯度之间的关系表达式,建立了给定流量情况下幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度的数学模型,并利用有限差分法对其进行了数值计算;通过Newton流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度的数值解与解析解的对比分析,初步验证了本文给出的压力梯度的计算公式和数值计算方法是正确的;分析了Newton流体和幂律流体在内管做行星运动的环空中流动时内管自转和公转速度、环空偏心度以及流量对压力梯度的影响,结果表明:对于Newton流体在内管做行星运动的环空中的流动,环空偏心度和流量对压力梯度的影响较大,而内管自转和公转速度对其无影响;对于幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动,环空偏心度和流量对压力梯度的影响较大,而内管自转和公转速度对其影响较小。


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