钻井泵是石油钻机的三大工作组之一,是钻井液循环中的关键设备。目前国内外泥浆泵结构从泵阀安装位置可分为“I”型、“L”型、“T”型三种结构;同时“T”型泵头相比于“I”型泵头具有:泵头结构比较紧凑,液流平稳,更换吸人阀非常方便等优点;而目前国内对于“T”型泵头的流场研究相对较少,为了分析比较“I”型和“T”型泵头流场分布情况以及从两种不同“T”型泵头结构中优选出一种流场更稳定、更换泵阀更方便的“T”型泵头。本文首先利用流体动力学分析软件CFX对“I”型和“T”型泵头进行了流场分析,以及运用Ansys-Workbench软件对优选出的“T”型泵头结构进行了优化设计;并取得了以下研究成果:1、利用CFD软件对“I”型和“T”型泵头结构进行了流场分析,其泥浆流速分布规律与实际情况基本吻合。2、通过对三种泵头结构泥浆流动状态分析比较,发现在相同边界条件下,“I”型泵头比“T”型泵头流场更紊乱;以及“T”型泵头比“I”型泵头更有利于保护阀盘和阀座。3、在泵头结构优化分析中,以相贯线处的倒圆角半径为自变量,疲劳寿命为目标函数对泵头进行优化分析,得出了相贯线处的最佳倒圆半径值,以该值进行泵头疲劳寿命分析,得出优化后的疲劳寿命比优化前增加了32.5%。本文建立了采用有限元分析来评价泥浆泵泵头结构性能的方法,该方法对于以后泵头的分析设计有较高的参考价值。同时开发了一套通过优化分析提高泵头疲劳寿命的有限元程序,该程序对泵头结构相贯线处过渡圆角的取值有一定的参考价值。