Details

В работе рассматриваются природоподобные структуры, спираль Фибоначчи, гидротурбины и методы проектирования гидромашин, выполняется проектирование ступени турбобура с применением спирали Фибоначчи. За основу, для проектирования, взят турбобур ТВ1-240. Смоделированы и рассчитаны четыре варианта сечения лопаток в программе Ansys. Четвертый вариант выполнен на основе результатов первых трех расчётов. В качестве результатов расчётов получены картины скоростей потока буровой жидкости и моменты вращения на роторах. В результате разработана секция турбобура, лопатки которой спроектированы с применением спирали Фибоначчи в качестве их среднего сечения. Проведены расчеты в программе Ansys с использованием модуля CFX подтверждающие работоспособность ступеней, определены моменты на роторах ступеней и получены картины скоростей потока буровой жидкости в рабочей зоне ступеней. Полученные геометрии можно использовать в разработке и проектировании турбобуров, используемых в геологоразведке, нефтяном и газовом секторах. Также, в программе «Компас 3Д» спроектирован прототип, после чего его основные детали напечатаны по технологии FFF и выполнена сборка прототипа.

This work examines nature-inspired structures, the Fibonacci spiral, hydraulic turbines, and hydraulic machine design methods. The design of a turbodrill stage using the Fibonacci spiral is performed. The ТВ1-240 turbodrill was used as the basis for the design. Four blade cross-section variations were modeled and calculated using Ansys. The fourth variant was developed based on the results of the first three calculations. The calculation results include flow rates of drilling fluid and torques on the rotors. As a result, a turbodrill section was developed, the blades of which were designed using a Fibonacci spiral as their midsection. Calculations were performed in Ansys using the CFX module to confirm the operability of the stages, torques on the stage rotors were determined, and patterns of drilling fluid flow rates in the working zone of the stages were obtained. The resulting geometries can be used in the development and design of turbodrills used in geological exploration, oil, and gas. A prototype was also designed in the «Kompas-3D» program, after which its main components were printed using FFF technology, and the prototype was assembled.