水力旋流器主要作用包括分离固相、澄清、浓缩、分级等,在石油的开采、炼化方面,旋流器还运用在钻井液的除砂除泥、油水分离、焦化油品的杂质分离等方面。现阶段已有的研究成果,主要是关于旋流器结构设计和作业时操作参数的分析,关于钻井液的流体性质对旋流场运动影响方面的研究较少,尤其是复杂井况时所采用的非牛顿型钻井液,为此,本文分别采用三种非牛顿型流体为介质,主要研究了幂律流体、赫-巴流体、四参数流体在流变参数改变时,对旋流场的运动特性影响,为工程运用提供一定参考。以FX-50型旋流器为载体,运用流体力学模拟软件Fluent中的雷诺应力模型(RSM)分别对三种模式下的钻井液进行计算,为此,得出以下结果:(1)在以两参数本构模型—幂律模式为流体介质时,当稠度系数在0.1Pa·sn到2.1Pa-sn之间变化时,旋流场内的各个压力、速度整体均呈降低趋势;稠度系数达到1.5Pa.sn后,继续增大稠度系数对流场运动影响减小。改变流动指数时,其变化趋势与稠度系数类似,流性指数的增大,压力值、速度值均呈降低趋势,当流性指数达到0.9时,各个特征分布情况不再规律变化,ID39位置颗粒在旋流器内轴向方向运动距离较短,颗粒主要绕溢流管旋转,难以分离。在旋流器壁面磨损方面,流变参数增大,旋流器锥段磨损减小明显,磨损最值逐渐上移。(2)计算三参数模型—赫-巴模式时,相对于幂律模式,赫-巴模式引入了流体屈服应力项,在分析屈服应力项对旋流场的影响时,屈服应力在0.5Pa到4Pa之间时,旋流场内的各个压力值、速度值所受影响较小,由此可以得出,屈服应力值在此区间内对旋流场的影响较小。在分析稠度系数和流性指数对旋流场的影响时,发现其与幂律模式下流变参数对旋流场的影响相似。(3)在计算四参数模式时,相较于赫-巴流体增加了黏度项,改变屈服应力时,与赫-巴模式相似,流场变化很小。在改变黏度值时,发现随着黏度值的增大,压力值与速度值逐渐降低,达到0.07Pa·s时,压力值与速度值的变化不再明显,此时的计算值与黏度值为0.09Pa.s时差异较小,固相分离效率表现亦是如此。在稠度系数与流性指数上,其表现与上述两种流体类似。(4)对比三种流体在不同入料速度下的差异时,发现在低入口速度计算结果下,三种模式下的流场运动差异很小,随着入口速度的逐渐增大,三种模式下旋流场的特性差异逐渐增大,其中压力值表现为幂律模式大于赫-巴模式,四参数模式最小。以相对静压误差为10%为界,发现入口速度达到10m/s以后,不适宜采用幂律模式,入口速度达到40%后,不适宜采用赫-巴模式。