随着深井、超深井、大斜度井等数量的增多,钻遇硬质地层、复杂地层逐渐增加,石油天然气行业发展出以液动冲击器为核心的旋转冲击钻井技术,工作原理是将液动冲击器的单次冲击破岩和钻具旋转的连续破岩相结合,改善井底流场状况,有效传递钻压,提高破岩效率。但目前液动冲击器普遍存在使用寿命短、冲击功较小、介质主要为清水等特点,其中由于泥浆冲蚀导致工具失效造成寿命不长是制约工具工业化推广的主要原因之一,而在液动冲击器泥浆冲蚀领域的研究却存在大量空白。针对以上实际工程问题,本文结合理论推导和数值模拟技术,对新型液动冲击器进行部分和整体分析,完成以下研究工作:(1)利用动网格瞬态分析技术,模拟液动冲击器正常工作过程,通过对往复运动主要零件冲锤的动力学分析,确定液动冲击器水击力发生时刻内部速度、压力、湍流动能等流场特性参数变化梯度最大,对零件冲蚀影响最大,因此以此时刻为基准,合理简化参数与设置,在液固两相流和冲蚀理论的基础上,采用标准k-ε湍流模型,利用拉格朗日粒子追踪法计算固相颗粒运动轨迹,建立液动冲击器冲蚀模型,可预测液动冲击器冲蚀严重区域主要分布在冲锤上腔底面、边角处以及流道孔进口壁面,上套筒呼吸孔进口处以及上部壁面。(2)为进一步探究粒子冲击速度、冲击角度、直径、形状和钻井液粘度等影响因素对零件的冲蚀影响,采用单因素和多因素两种方法进行了全面研究。通过对模拟结果的数理统计分析,总结出主要影响因素对冲锤和上套筒的冲蚀规律,以及考虑影响因素交互作用时各个因素之间影响显著性大小排序。(3)最后以冲蚀数值模拟为基础,建立流固耦合模型,对零件的等效应力、最大主应力、最大剪应力和变形量分别进行研究分析,以期得到工具内零件应力应变分布及规律。由仿真结果可得,在冲锤上腔内壁面、上部外壁面和下腔外壁面以及上套筒上部壁面应力分布较集中;冲锤的最大变形区域出现在中部,上套筒底部一侧出现最大变形区域。以上研究成果可指导液动冲击器实际生产运用过程对预测冲蚀严重区域进行重点保护,同时以各工况因素冲蚀影响规律为基础适当调节现场参数,减缓冲蚀现象,并结合液动冲击器流固耦合分析,可以较快速地得到零件由于粒子冲蚀作用而产生的应力集中区域以及变形状态,为液动冲击器抗冲蚀性能设计提供有价值参考。