井下与地面之间的信息传输问题一直都是钻井工程领域中的研究热点。无线随钻测量系统(MWD)是钻井工程中采用的一种现代钻井辅助系统,其信号传输的核心部件是钻井液连续压力波信号发生器,针对其开展相关的应用基础研究,可以为钻井液连续压力波信号发生器的工程设计提供理论指导和技术支持。根据流体力学的非稳定流理论对钻井液压力波的产生机理进行了系统分析和研究。基于流体惯性压力分析建立了钻井液连续压力波信号的数学模型,通过数学分析建立了旋转阀的结构设计准则,根据旋转阀结构设计准则确定了旋转阀阀口,通过CFD仿真研究了阀口产生的钻井液压力信号特征。研究表明,转子恒转速下阀口产生的钻井液压力信号波形接近于正弦波,失真度较低。信号幅度随钻井液流量、密度、及转子旋转速度的变化规律与流体惯性压力的数学描述相符,说明了通过合理的机理建模结合数学分析手段可以实现旋转阀的结构设计,为旋转阀结构的工程设计提供了理论指导。基于流体力学理论,对旋转阀转子的受力进行了理论分析和CFD仿真分析。研究表明,旋转阀转子的负载力矩主要由旋转摩擦力矩、旋转阀转子轴动密封产生的摩擦力矩和流体驱动转矩组成流体驱动转矩组成,并通过钻井液作用于转子产生的轴向作用力分析建立了旋转摩擦力矩的数学模型,通过仿真分析建立了流体驱动转矩的经验数学模型。数值计算及仿真分析表明,旋转摩擦力矩随转子旋转角呈单调的非线性变化,流体驱动转矩随转子旋转角呈周期性变化,且与钻井液密度及钻井液流量的平方均呈线性关系。通过旋转阀转子负载力矩的数学建模与特性分析,为旋转阀的转速控制研究提供了理论基础。