合成气燃料成分的变化会带来燃烧基础特性的改变，给工业燃气轮机应用带来极大挑战。本文在燃气轮机模型燃烧室实验台上围绕合成气燃料的点火特性和火焰的稳定性展开研究。实验研究了预混火焰和扩散火焰的点火特性，讨论了燃料的点火控制机理。研究了旋流预混火焰的动力学响应特性，并利用线性扰动分析方法预测不稳定燃烧的模态。本文的研究成果包括以下五个方面。通过计算合成气燃料的火焰传播特性得出，合成气燃料的层流火焰传播速度的最大值出现在富燃条件下，而甲烷最大值在化学恰当比附近。分析稳态下球形火焰的最小点火能表明，同种燃料贫燃时的最小点火能较富燃时小，富燃时最小点火能随当量比的增加呈指数上升。预混喷嘴的点火实验研究发现，合成气燃料在贫燃时的点火时间较富燃时的小。构建了基于Da数和火焰核扩张速度的点火模型，分析燃料组分和雷诺数对点火边界的影响机理。氢含量为7%的合成气和甲烷的点火过程主要受拉伸率的控制；而对于氢含量超过10%的合成气燃料，同种燃料Da数较大时点火受拉伸率的影响较大，而随着Da数的减小和火焰核扩张速度的下降点火主要受散热的控制。相同条件下，扩散喷嘴的点火时间较预混喷嘴的长。对点着后的火焰模态分析表明，扩散喷嘴不稳定火焰仅在氢含量为12%靠近贫燃点火边界的狭窄范围内产生，而对于预混喷嘴不稳定火焰在整个贫燃点火边界附近都存在。在模型燃烧室上游安装气流扬声器作为扰动源，研究火焰的动力学响应特性。甲烷火焰当量比从0.75增加到0.85时，火焰的反应区变长，火焰呈现“V”型。氢含量为18%和24%的合成气在相同扰动量下，火焰出现推举和反应区非对称等现象。此时，火焰对来流的扰动更加敏感，响应时间减小，火焰传递函数的幅值增大。氢含量增加到58%时，反应区变短，放热率脉动较小，火焰稳定性增强。通过线性扰动方法对燃烧室进行热声耦合建模，分析了甲烷和合成气燃料的不稳定燃烧特征频率和增长率方面的信息。预测结果表明甲烷火焰不稳定发生的模态在70-100Hz之间，合成气的不稳定频率在450-1200Hz，这与实验测量结果吻合得较好。