Моделирование гидрогазодинамических процессов и проектирование твердотопливных перфораторов

• Автор: Шилов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Принятые обозначения
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МАССОГАБАРИТНЫЙ АНАЛИЗ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ПЕРФОРАТОРА
1.1 Формулирование технического задания для проектирования перфоратора
1.2 Выбор рабочего давления в корпусе перфоратора
1.3 Расчет геометрии пороховых шашек
1.4 Расчет площади минимального сечения соплового блока .
1.5 Выбор размеров раструба соплового блока
1.6 Расчет системы воспламенения
1.7 Расчет оболочки перфоратора
1.8 Расчет резьбовых соединений элементов перфоратора
1.9 Оценка прочности заряда перфоратора
Выводы по главе
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОТЫ ПЕРФОРАТОРА
2.1.Математическая модель процессов в перфораторе
2.1.1. Моделирование процессов в системе воспламенения.
2.1.2. Моделирование процессов в камере сгорания
2.2. Моделирование процессов в сопловом блоке перфоратора
2.3. Моделирование газодинамических процессов в эксплуатационной колонне
2.4 Анализ системы уравнений математической модели

2.5 Методы решения системы уравнений математической модели..
2.5.1. Решение уравнений математической модели методом Рунге-Кутта
2.5.2. Решение уравнений математической модели методом крупных частиц
2.6. Тестовая и экспериментальная проверка численной методики
расчета газодинамических процессов в перфораторе
Выводы по главе
Глава 3. АНАЛИЗ ГИДРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ РАБОТУ ПЕРФОРАТОРА
3.1. Анализ процессов воспламенения в корпусе перфоратора
при работе в различных условиях
3.1.1. Зажигание топлива при работе перфоратора на поверхности Земли
3.1.2. Зажигание топлива при работе на различных глубинах
3.2. Исследование процессов истечения продуктов сгорания в эксплуатационную колонну
3.2.1 Анализ изменения давления в камере сгорания перфоратора и эксплуатационной колонне
3.2.2 Анализ зависимости скорости истечения продуктов сгорания от глубины погружения перфоратора
3.2.3. Исследования процесса развития газового пузыря в эксплуатационной колонне
Выводы по главе

Глава 4. РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОЛОНН
4.1 Способ перфорации обсадных труб скважин
4.2 Конструкции твердотопливных перфораторов
4.3 Модельный твердотопливный перфоратор
4.4 Твердотопливный скважный перфоратор
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

- уравнение для скорости продуктов сгорания Уа

- уравнение для вычисления тяги установки в расчетном режиме (давление на срезе сопла равно давлению окружающей среды)
Р = Ос-Уа. (1.12)
При принятых геометрических размерах для газогенератора и соплового блока имеем Л = 1,61; Та = 1623 К рк =33,3 кг/м'ра =8,57 кг/л«3; Уа =1527 м/с; Р = 0,318 кН.
1.6. Расчет системы воспламенения
Основным назначением системы воспламенения является зажигание топливных шашек перфоратора за заданное время. К системам воспламенения предъявляются баллистические и эксплуатационные требования. Баллистические требования устанавливают ограничения на изменение внутрикамерных характеристик - давления, температуры, их производных и т.п. К ним могут быть отнесены также требования по заданному времени выхода перфоратора на режим квазистационарной работы, по скорости нарастания давления в камере сгорания, по монотонности кривой давления при выходе на режим. Эксплуатационные требования касаются надежности работы системы воспламенения, которая, в свою очередь, требует упрощения ее конструкции.
При проектировании системы воспламенения необходимо решить следующие задачи:
• выбор способа воспламенения пороховой шашки;
• выбор конструктивной схемы системы воспламенения и места его размещения во внутреннем объеме перфоратора;