본 연구는 GE7EA 모델 가스터빈 연소기 내에서 H₂/CO/CH₄로 구성된 합성가스의 연소불안정 메커니즘에 대해 기술하고 있다. 상세한 불안정 메커니즘은 대류, 음향, 화학시간과 같은 특성시간스케일을 이용하여 그들의 지연시간을 계산한 후 불안정 주기가 Rayleigh 기준에 일치하는지 여부에 의해 판단하는 시간지연모델을 이용하여 분석되었다. 화염에서 대류 및 음향 시간스케일을 계산하기 위해서는 OH-PLIF 이미지와 화염 평균온도를 이용한 음향속도가 사용되었다. 수소함량을 증가시킬수록, 화염의 길이는 줄어들었고, 따라서 화염안에서 대류속도가 주로 줄어들어 연소불안정의 크기와 주파수에 영향을 미쳤다. 예를 들어, 고부하 고수소함량의 조건에서는 수소의 빠른 연소속도로 인해 짧은 파장의 동압과 열발생이 결합하기 쉽고, 이에 고주파수의 연소불안정(1000Hz 이상)이 발생하였다. 그 반면에 저부하 저수소함량의 조건에서는 긴 파장의 동압과 열발생이 결합하기 쉽고, 이에 저주파수의 불안정(800Hz 이하)이 발생되었다.
This Study describes the combustion instability mechanism of synthetic gas composed mainly of H₂/CO/CH₄ model GE7EA gas turbine combustor. Detailed instability mechanism is analyzed using time lag model which judges whether the time difference between periodic time with sum of lagging time scales such as convective, acoustic, chemical and effective times, coincides with the Rayleigh criterion. To calculate the convective and acoustic time scale in flame, time averaged OH-PLIF images and speed of sound using mean temperature in flame are considered. As increasing hydrogen content, flame is shortened and thus mainly convective time in flame is decreased. For example, in high load and high hydrogen condition, high frequency of instability(over 1000Hz) is generated since dynamic pressure and heat release in flame is easier to be coupled with shorter wave length due to fast burning of hydrogen. On the other hands, in low load and small hydrogen condition, low frequency of instability(under 800Hz) is generated since pressure and heat release in flame is easier to be coupled with longer wave length.