机械钻速随井深增加明显下降,是目前制约深井、超深井钻井效益的重要因素。研究负压脉冲技术,降低井底压力,克服压持效应对于提高深井钻井技术水平有重要意义。论文针对圆柱绕流理论,研究绕流式负压脉冲调制器的结构原理及结构参数对圆柱下游压力场的影响特点,为调制器研制提供支持。根据圆柱绕流理论,对负压调制阀一圆柱在流场中的受力及自振工作原理进行了力学分析,并初步完成调制器的结构设计。应用FLUENT进行数值模拟,改变圆柱阀、阀臂、入口及出口宽度等多个参数,研究其对圆柱阀下游压力场及速度场的影响规律。结果表明,通过圆柱阀的摆动,在关闭一侧时可在圆柱阀下游产生最大0.4MPa的负压值。对圆柱阀及阀臂取靠壁及与轴向成特定角度摆动产生的圆柱阀上下游的压力差及速度差的比较,可知其对压力差和速度差影响较大,在圆柱阀与流道宽度比值为0.55～0.63,阀臂的摆动半径为0.44～0.52倍的流道宽度时能够使得脉动压力最大,负压效果明显;同时入口及出口对下流压力脉动也有影响。依据数值模拟优选的参数,设计模具进行实验,分析圆柱阀、阀臂、入口及出口等参数对换向周期及脉动压力的影响,由实验得出的实际条件下产生的脉动压力变化规律与模拟结果基本一致。由此,基于数值模拟和实验研究的结果,可为负压脉冲装置的进一步研发奠定基础。