針對氣井測試大流量放噴時燃燒產(chǎn)生的高熱輻射和噪聲對人員及設(shè)備造成的危害問題,采用RSM湍流模型、簡化的甲烷-氧氣2步反應(yīng)組分輸運(yùn)模型、離散坐標(biāo)法輻射傳熱模型、寬頻噪聲及F-W-H噪聲模型對頁巖氣測試燃燒器大流量放噴燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,考察了大流量放噴時放噴流場及噪聲傳播規(guī)律。分析結(jié)果表明:測試燃燒器放噴為擴(kuò)散燃燒方式,燃燒效率較低,燃燒不完全易冒黑煙,同時擴(kuò)散燃燒形成上浮火焰形態(tài),火焰根部距離套筒出口較近,形成的高溫?zé)彷椛涫谷紵鞅倔w受熱變形而失效;燃燒器內(nèi)放噴頭徑向噴孔流速過高導(dǎo)致高射流噪聲,進(jìn)而產(chǎn)生高燃燒噪聲,嚴(yán)重威脅人員和設(shè)備安全;采用提高燃?xì)夂涂諝饣旌闲Ч念A(yù)混燃燒方式,并合理設(shè)計(jì)噴孔流速可以抑制現(xiàn)有燃燒器缺陷。所得結(jié)果可為大流量測試放噴燃燒器結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。

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【部分圖文】：

圖2測試燃燒器放噴流線圖

由圖3可以看出:燃燒器圓筒形外套筒出口外流速較低，在燃燒及浮力作用下，噴口外部流速較低，燃料流出后隨射流方向延伸較短距離后就迅速上升流動，并隨燃燒反應(yīng)進(jìn)程煙氣量增加逐漸加速向上流動;而在燃燒器內(nèi)部局部噴孔處，燃料以超音速的射流方式沿噴孔的徑向高速噴射，匯聚后降速朝燃燒器圓形套筒出....

圖3過測試燃燒器中心截面上速度分布云圖

圖2測試燃燒器放噴流線圖圖4為測試燃燒器噴孔處噴出流體流動路徑。由圖4可知，燃料經(jīng)噴頭上周向布置的5排40個噴孔后，在燃燒器套筒內(nèi)部徑向噴射，減速向燃燒器套筒出口低速噴出，速度僅為11m/s，在燃燒及浮力作用下，延伸較短距離后就迅速上升流動。

圖4測試燃燒器噴孔處噴出流體流動路徑

如圖5所示，正如上文速度分布分析，燃料流動及燃燒反應(yīng)過程形成的高溫區(qū)也呈現(xiàn)出燃料套筒外部出口附近向上形成上升形態(tài)的分布狀態(tài)。此外，由于燃料套筒出口處速度較低，所以噴射燃料呈現(xiàn)出擴(kuò)散燃燒狀態(tài)，火焰根部離套筒出口較近，且火焰飄忽不穩(wěn)定。由圖6可知，燃燒器套筒噴口處外圈形成了一個15....

圖5測試燃燒外部溫度分布云圖

圖7和圖8分別為測試燃燒器套筒外部溫度分布云圖和熱流密度分布云圖。如圖7所示，由于套筒出口處燃料流速較低，噴射燃料呈現(xiàn)出擴(kuò)散燃燒狀態(tài)，火焰根部離套筒出口較近，且火焰飄忽不穩(wěn)定。燃燒器套筒噴口外壁面形成一個900K的高溫環(huán)狀區(qū)域，極易導(dǎo)致燃燒器套筒受熱變形，且從套筒外部熱流密度分....

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