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초록 전력 생성 가스터빈의 탈탄소화를 달성하기 위해 수소와 천연가스를 혼합하는 기술이 주목받고 있다. 그러나 천연가스를 수소와 혼합할 때, 변경된 연소 특성으로 인해 가스터빈 연소기에서 연소 불안정성이 발생할 수 있다. 연료 스테이징은 원통형 연소기에 대한 연소 불안정성을 효과적으로 억제할 수 있지만, 수소 공동 연소에 대한 완화 전략 및 예측 방법에 대한 추가 연구가 필요하다. 본 연구는 완전 규模의 원통형 연소기를 사용한 수소 공동 연소 실험을 포함한다. 또한, 연료 스테이징을 통해 연소 불안정성의 억제를 분석하고 3차원(3D) 전산유체역학(CFD) 및 1차원(1D) 열음향 분석을 활용하였다. 실험에는 5-대-1 노즐 구성을 가진 완전 규모의 산업용 원통형 연소기가 사용되었다. 수소는 천연가스와 최대 30%의 체적 분율로 혼합되었으며, 일정한 열 출력을 유지하였다. 연료 스테이징은 나머지 세 개의 노즐과 함께 다섯 개의 외부 노즐 중 두 개를 제어하여 적용되었다. 1D 열음향 분석 전에, 연소기의 내부 화염 구조는 3D CFD 분석을 통해 검토되었다. 결과를 바탕으로 원통형 연소기의 1D 열음향 분석을 위해 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템이 구축되었다. 3D CFD 분석에서 유도된 시간 지연을 1D 모델에 적용한 결과, 노즐 간의 화염 시간 지연의 차이가 연료 스테이징에서 관찰되는 연소 불안정성 억제의 원인임을 확인하였다.
Jung et al. (Mon,)는 이 질문을 연구하였다.