用於渦輪發動機的燃料/空氣預混系統的製作方法與工藝

2023-12-09 07:00:16

本發明涉及渦輪發動機，並且更具體地涉及用於改進燃料噴嘴的可操作性的系統。

背景技術：
燃氣渦輪發動機燃燒燃料與空氣的混合物以產生熱燃燒氣體，所產生的熱燃燒氣體接著驅動一個或多個渦輪級。具體而言，熱燃燒氣體迫使渦輪輪葉旋轉，由此驅動軸以使一個或多個負載（例如發電機）旋轉。燃氣渦輪發動機包括燃料噴嘴，以將燃料和空氣引導至燃燒區域中。在具有燃料與空氣的可燃混合物的燃燒區域中產生火焰。不幸的是，火焰有可能從燃燒區域向上遊傳播到燃料噴嘴中，從而能夠由於燃燒的熱而影響燃料噴嘴的性能。該現象通常被稱為回火。同樣地，有時可能在燃料噴嘴表面上或燃料噴嘴表面附近產生火焰。該現象通常被稱為火焰保持。例如，火焰保持可能發生在燃料噴嘴上或燃料噴嘴附近的低速區域中。

技術實現要素：
下文對與原始要求保護的發明的範圍相符的某些實施例進行概述。並不期望這些實施例對所要求保護的發明的範圍構成限制，相反，這些實施例僅僅旨在提供本發明的可能形式的簡要概括。事實上，本發明可以包括多種形式，這些形式可以與下文所闡述的實施例相似或不同。根據第一實施例，一種系統包括燃料噴嘴。燃料噴嘴包括中心體部，中心體部被構造成接收第一部分空氣並且將空氣輸送至燃燒區域。燃料噴嘴還包括旋流器，旋流器被構造成接收第二部分空氣並且 將空氣輸送至燃燒區域。旋流器包括外部護罩壁、內部轂壁、以及旋流葉片。旋流葉片包括旋流葉片的下遊邊緣處的徑向旋流輪廓。徑向旋流輪廓包括從外部護罩壁延伸至過渡點的區域以及從過渡點延伸至內部轂壁的第二區域。第一區域和第二區域中的至少一個是基本平直的並且第一區域和第二區域中的至少一個是弓形的。根據第二實施例，一種方法包括引導第一部分空氣通過燃料噴嘴的中心體部。第一部分空氣以燃料噴嘴的轂壁附近的第一旋流角離開中心體部。該方法還包括引導第二部分空氣通過燃料噴嘴的旋流器。第二部分空氣以燃料噴嘴的護罩壁附近的第二旋流角離開旋流器。第二部分空氣以燃料噴嘴的轂壁附近的第三旋流角離開旋流器。第二旋流角大於第三旋流角。根據第三實施例，一種系統包括燃料噴嘴旋流器。燃料噴嘴旋流器包括外部護罩壁、內部轂壁、以及旋流葉片。旋流葉片包括旋流葉片的下遊邊緣處的徑向旋流輪廓。徑向旋流輪廓包括從外部護罩壁延伸至過渡點的第一區域以及從過渡點延伸至內部轂壁的第二區域。第一區域基本恆定，並且第二區域朝向轂壁顯著減小。附圖說明當參照附圖閱讀下文的詳細描述時，本發明的這些和其它的特徵、方面、以及優點將變得更好理解，其中相似的附圖標記在全部附圖中代表相似部件，在附圖中：圖1是根據本發明的各個方面的燃氣渦輪機系統的實施例的方框圖；圖2是根據本發明的各個方面的沿縱向軸線截取的圖1的燃氣渦輪發動機的實施例的橫截面側視圖；圖3是根據本發明的各個方面的具有端蓋的燃燒器頭部端的實施例的透視圖，該端蓋具有多個燃料噴嘴；圖4是根據本發明的各個方面的可以採用旋流器來對燃料和空氣 進行預混的圖3的燃料噴嘴的實施例的透視橫截面圖；圖5是根據本發明的各個方面的可以採用旋流葉片的旋流器的實施例的透視圖；圖6是根據本發明的各個方面的如圖5中所示的旋流葉片的實施例的透視圖；圖7是根據本發明的各個方面的沿護罩壁處的縱向軸線截取的圖6的旋流葉片的實施例的橫截面圖；圖8是根據本發明的各個方面的沿轂壁處的縱向軸線截取的圖6的旋流葉片的實施例的橫截面圖；圖9是根據本發明的各個方面疊加在圖8的旋流葉片的轂側的橫截面圖上的圖7的旋流葉片的護罩側的橫截面圖；圖10是根據本發明的各個方面的旋流葉片的下遊邊緣的徑向旋流輪廓的實施例的圖示；以及圖11是根據本發明的各個方面的旋流葉片的下遊邊緣的徑向旋流輪廓的另一個實施例的圖示。具體實施方式本發明涉及燃料/空氣預混系統，能夠採用所述燃料/空氣預混系統來在燃料與空氣的混合物進入燃燒區域之前增加混合物的混合。根據某些實施例，預混系統包括具有旋流葉片的旋流器，所述旋流葉片具有恆定轉向和強制渦旋徑向輪廓。旋流器可以保持護罩壁附近的高旋流角，以增強混合以及火焰穩定。旋流器還可以保持轂壁附近減少的旋流以及較高的軸向速度，以減小火焰回火或火焰保持的可能性或影響。此外，可以引入旋流吹掃空氣，以進一步穩定中心體部下遊的火焰。可以對流過旋流器的空氣相對於流過中心體部的空氣的比進行調節，以使得系統能夠在降低的流速（例如調低）下操作。下文將對本發明的一個或多個特定實施例進行描述。為了提供對這些實施例的簡明描述，說明書中可能不會對實際實施方式的所有特 徵進行描述。應當領會，在開發任何這種實際實施方式的過程中，如在任何工程或設計項目中，必須進行多種實施方式特定的判定，以實現開發者的特定目標（例如遵守系統相關和商業相關的約束），所述特定目標可能隨著實施方式的不同而發生變化。此外，應當領會，這種開發工作可能是複雜和耗時的，但是無論如何，對於受益於本發明的本領域普通技術人員而言，這是設計、加工、和製造的常規任務。當引入本發明的各個實施例的元件時，冠詞「一個」和「所述」意在表示具有元件中的一個或多個元件。術語「包括」和「具有」意為包含的並且意味著除了所列出的元件還可能具有另外的元件。現在參照附圖並且首先參照圖1，示出了燃氣渦輪機系統10（例如燃氣渦輪發動機）的實施例的方框圖。該圖包括燃料噴嘴12、燃料供給14、以及燃燒器16。如圖所示，燃料供給14包括液體燃料或氣體燃料（例如天然氣），所述液體燃料或氣體燃料被引導至燃氣渦輪機系統10通過燃料噴嘴12進入燃燒器16中。在燃料與加壓空氣（由箭頭18示出）混合之後，燃燒器16中發生點火。燃料噴嘴12可以包括用於在點燃混合物之前增強燃料與空氣的混合的系統。更具體地，如下文更詳細地描述的，燃料噴嘴12可以包括旋流器，該旋流器被設計成增強燃料與空氣混合、穩定火焰、減少火焰回火或火焰保持、並且使得燃氣渦輪機系統10能夠在調低速率下操作。由於點火而產生的來自燃燒器16的排放氣體造成渦輪20內的輪葉旋轉。渦輪20中的輪葉與軸22之間的聯接將使得軸22旋轉，軸22在整個燃氣渦輪機系統10中還聯接至若干部件，如圖所示。例如，圖示的軸22驅動地聯接至壓縮機24和負載26。應當領會，負載26可以是可通過燃氣渦輪機系統10的旋轉輸出產生動力的任何合適的裝置，例如發電機或車輛。空氣進給28進入進氣部30，進氣部30接著將空氣引導至壓縮機24中。壓縮機24包括驅動地聯接至軸22的多個輪葉，由此對來自進氣部30的空氣進行壓縮並且將經過壓縮的空氣引導至燃料噴嘴12和 燃燒器16，如箭頭18所示。燃料噴嘴12可以接著以最優比將加壓空氣與燃料混合以用於燃燒，例如使得燃料更完全地燃燒以便不會浪費燃料或者造成過量排放物的燃燒。在通過渦輪20之後，熱排放氣體在排氣出口34處離開燃氣渦輪機系統10。燃氣渦輪機系統10包括相對於在燃氣渦輪機系統10操作期間固定的其它部件移動和/或旋轉的多個部件（例如軸22）。圖2是沿如圖1中所示的燃氣渦輪機系統10的實施例的軸向方向36截取的橫截面側視圖。在操作中，空氣通過進氣部30進入燃氣渦輪機系統10並且進入壓縮機24中。壓縮機24包括多個輪葉38，多個輪葉38圍繞軸22沿周向方向40旋轉以對空氣進行加壓。輪葉38將空氣引導至燃燒器16內的燃料噴嘴12中。燃燒器16相對於壓縮機24沿徑向方向42向外布置。燃燒器16可以包括頭部端44，燃料噴嘴12安裝至頭部端44。壓縮空氣與燃料噴嘴12內的燃料預混並且混合物在燃燒器16內點燃。燃燒產生熱排放氣體，所產生的熱排放氣體被引導至渦輪20。在渦輪20內，排放氣體驅動輪葉46並且接著流向排氣出口34。應當注意到，燃氣渦輪機系統10可以通過除了空氣之外的合適的工作流體工作，例如二氧化碳與氧的共混物。圖3是具有端蓋54的燃燒器頭部端44的實施例的透視圖，多個燃料噴嘴12通過密封接頭58連接至端蓋基面56。如圖所示，燃燒器頭部端44具有六個燃料噴嘴12。在某些實施例中，燃料噴嘴12的數量可以發生變化（例如，大約1至100個燃料噴嘴12）。頭部端44通過端蓋54將來自壓縮機24的壓縮空氣和燃料引導至燃料噴嘴12中的每一個，在進入燃燒器16中的燃燒區域中之前，燃料噴嘴12將壓縮空氣與燃料至少部分地預混為空氣-燃料混合物。如下文更詳細地討論的，燃料噴嘴12可以包括一個或多個旋流葉片，所述一個或多個旋流葉片可以在空氣流動路徑中引起旋流（例如沿周向方向40的速度），其中每一個旋流葉片都包括燃料噴射埠以將燃料噴射至空氣流動路徑中。圖4是包括一個或多個旋流葉片的燃料噴嘴12的實施例的透視橫截面圖，所述一個或多個旋流葉片可以在空氣流動路徑中引起旋流並且將燃料噴射至空氣流動路徑中。燃料噴嘴12通過安裝凸緣68聯接至燃燒器16。燃料噴嘴12包括燃料管道70，燃料管道70由轂壁72封閉。燃料管道70布置在燃料噴嘴12內的中心處。燃料管道70的形狀成大體圓柱形。轂壁72封閉一系列通路，所述一系列通路將空氣和/或燃料引導至燃料噴嘴12的各個內部部件。護罩壁74封閉轂壁72並且包括其它的通路以引導空氣和/或燃料通過燃料噴嘴12。護罩壁74和轂壁72具有相似的幾何形狀，並且如圖所示，護罩壁74和轂壁72的形狀都可以成大體圓柱形。進口流動調節器76聯接至護罩壁74並且圍繞轂壁72布置。進口流動調節器76包括沿軸向方向36延伸的第一穿孔板77和沿徑向方向42延伸的第二穿孔板78。根據某些實施例，穿孔板77、78可以使用一件式結構一體形成。穿孔板77、78可以被設計成計量進入燃料噴嘴12的空氣並且使進入燃料噴嘴12的空氣擴散。空氣通過進口流動調節器76進入燃料噴嘴12。一部分空氣（例如擴散空氣）可以在軸向方向36上沿擴散空氣通路80流動。擴散空氣流向中心體部82並且可以通過擴散氣體埠83沿徑向被引導至中心體部82中。在中心體部82內，擴散空氣可以與來自燃料管道70的燃料混合。混合物可以離開中心體部82並且向燃料噴嘴12的下遊流入燃燒區域84中。根據某些實施例，燃料與擴散空氣的混合物可以具有沿軸向方向36的相對較高的速度，以降低轂壁74附近火焰回火或火焰保持的可能性或影響。一部分擴散空氣（例如旋流吹掃空氣）可以通過擴散空氣通路80流向擴散旋流器86，擴散旋流器86可以是中心體部82的一部分並且布置在中心體部82的下遊端附近。在某些實施例中，擴散旋流器86可以包括以環形（annual）圖案布置的多個旋流器葉片，如圖4中部分示出的。擴散旋流器86可以在周向方向40上沿順時針或逆時針方向向旋流吹掃空氣施加旋流。施加給吹掃空 氣的旋流角可以是處於大約10度至80度之間、大約20度至70度之間、或者大約30度至50度之間的角度。根據某些實施例，旋流吹掃空氣可以有助於穩定中心體部82下遊的火焰、降低從中心體部82流動分離的可能性、並且改進動力學。進入進口流動調節器76的第二部分空氣（例如主燃燒空氣）可以流向旋流器88，旋流器88可以包括如下文更詳細地描述的多個旋流葉片。旋流器88可以在周向方向40上沿順時針或逆時針方向向主燃燒空氣施加旋流運動。在某些實施例中，旋流器88所引起的旋流可以與由擴散旋流器86在中心體部82中所引起的旋流方向相反。例如，旋流器88可以引起順時針旋流並且擴散旋流器86可以引起逆時針旋流。在其它實施例中，旋流器86、88可以引起沿相同方向的旋流。例如，旋流器88可以向接近護罩壁74的一部分空氣引起較高的旋流速度並且向接近轂壁72的另一部分空氣引起較低的旋流速度。擴散旋流器86可以引起接近轂壁72的較高的旋流速度，以補償旋流器88的較低的旋流速度。接近轂壁72的增加的軸向速度可以降低火焰保持或火焰回火的可能性，並且由擴散旋流器86所引起的增強的旋流速度可以有助於穩定火焰。燃料管道70中的一部分燃料（例如預混燃料）可以通過預混燃料通路90沿軸向方向36流向旋流器88。預混燃料通過燃料噴射埠沿徑向流過旋流器88，如下文更詳細地描述的。預混燃料和主燃燒空氣在旋流器88內混合。混合物通過預混環92被引導至燃燒區域84。根據某些實施例，旋流器88可以向護罩壁74附近的主燃燒空氣和燃料施加高旋流角。高旋流角可以增強護罩壁74處的混合和火焰穩定。流過旋流器88的主燃燒空氣相對於進入進口流動調節器76的總體空氣的百分比可以發生變化。在某些實施例中，該百分比可以處於從大約50%至大約99%、或者更具體地從大約70%至大約95%、或者甚至更具體地從大約80%至大約95%的範圍內。剩餘的空氣（擴散空氣）流過中心體部82。因此，主燃燒空氣流可以大於擴散空氣流，並 且主燃燒空氣與擴散空氣的比可以發生變化。與上述百分比相對應，所述比可以處於從大約0.01至大約1、或者更具體地從大約0.05至大約0.43、或者甚至更具體地從大約0.05至大約0.25的範圍內。此外，預混環92處空氣燃料比可以與中心體部82處的空氣燃料比不同。例如，預混環92處的混合物可以具有較高的空氣燃料比，並且中心體部82處的混合物可以具有較低的空氣燃料比。此外，根據操作模式，這些比可以不同。例如，在調低操作期間，與正常操作期間相比，可能在中心體部82處期望較高的燃料空氣比。圖5是包括多個旋流葉片104的旋流器88的實施例的透視圖，多個旋流葉片104被設計成增強燃料/空氣混合併且改進火焰穩定。空氣流過護罩壁74與轂壁72之間的環形空間105，空氣在環形空間105處與旋流葉片104相遇。旋流葉片104可以在周向方向40上沿順時針方向或逆時針方向在空氣中引起旋流運動。旋流葉片104沿徑向布置在護罩壁74與轂壁72之間。如圖所示，旋流器88包括十二個旋流葉片104。在某些實施例中，旋流葉片104的數量可以發生變化。旋流器88包括位於轂壁72中的多個燃料噴射埠106。燃料噴射埠106可以將燃料沿徑向引導至旋流器88的燃料增壓室中（例如，從上文所述的預混燃料通路90）。燃料可以通過定位在旋流葉片104上的燃料孔被引導至環形空間105中，在環形空間105處，燃料與空氣相接觸並且混合。旋流葉片104可以向燃料/空氣混合物引起旋流運動。旋流葉片104具有半徑108，半徑108在護罩壁74與轂壁72之間延伸。旋流葉片104還具有長度110，長度110從上遊流動端112延伸至旋流葉片104的下遊流動端114。空氣從上遊流動端112大體流動至下遊流動端114。燃料噴射埠106可以通過旋流葉片104上的孔將燃料引導至上遊流動端112與下遊流動端114之間的空氣流中。旋流葉片104包括壓力側116和吸力側118。壓力側116從上遊流動端112延伸至下遊流動端114，並且形成大體弓形表面120。空 氣大體朝向壓力側116流動，並且空氣可以使用與表面120相對應的路徑。吸力側118也從上遊流動端112延伸至下遊流動端114，並且也形成大體弓形表面122。壓力側116的表面120可以與吸力側118的表面122不同。因此，表面120、122可以沿旋流葉片104的半徑108發生變化，以在旋流器88下遊形成不同的空氣旋流角。壓力側116和吸力側118在上遊流動端112處收斂以形成上遊邊緣124。上遊邊緣124具有徑向輪廓126，徑向輪廓126可以被設計成與進入的空氣流形成大致零迎角，以同時使壓力側116和吸力側118上的流動分離最小化。壓力側116和吸力側118也在下遊流動端114處收斂以形成下遊邊緣128。下遊邊緣128具有徑向旋流輪廓130，徑向旋流輪廓130可以包括基本平直和弓形區域的組合。這些區域可以對沿下遊邊緣128的燃料/空氣混合物的旋流角進行控制。上遊邊緣124的徑向輪廓126可以相對於下遊邊緣128的徑向輪廓130發生變化。壓力側116和吸力側118的旋流器表面形狀可以沿旋流葉片104的長度110發生變化，以保證任何徑向位置處從上遊邊緣輪廓126平穩過渡至下遊邊緣輪廓130。下遊邊緣128的徑向輪廓130可以被設計成引起接近護罩壁74的高旋流角以增強燃料與空氣的混合。徑向輪廓130也可以被設計成引起接近轂壁72的低旋流角以降低火焰回火或火焰保持的可能性或影響。圖6是旋流葉片104的實施例的透視圖，旋流葉片104可以被設計成增強燃料/空氣混合併且改進火焰穩定。旋流葉片104包括轂側142，轂側142布置在轂壁72處。轂側142與壓力側116形成壓力邊緣150並且與吸力側118形成吸力邊緣152。旋流葉片104還包括布置在護罩壁74處的護罩側148。護罩側148與壓力側116形成壓力邊緣144並且與吸力側118形成吸力邊緣146。轂側142的形狀可以與護罩側148的形狀不同，並且所述形狀可以沿旋流葉片104的半徑108發生變化。在某些實施例中，旋流葉片104包括一個或多個空心燃料增壓室 154，一個或多個空心燃料增壓室154通過轂側142延伸至旋流葉片104的體部中。根據某些實施例，燃料增壓室154可以是圓柱體、多面體、或者具有另一種合適的形狀。燃料增壓室154可以通過轂壁72從燃料噴射埠106接收燃料。旋流葉片104還可以包括多個燃料出口埠（例如，燃料噴射孔）156，多個燃料出口埠156將來自燃料增壓室154的燃料引導至環形空間105中。此外，在某些實施例中，燃料出口埠156的子集可以將燃料引向壓力側116，並且燃料出口埠156的第二子集可以將燃料引向吸力側118。在某些實施例中，旋流葉片104可以被設計成引起轂壁72附近的高軸向速度，以降低火焰保持或回火的可能性或影響。因此，在某些實施例中，燃料出口埠156可以定位成接近轂壁72，以便將更大部分的燃料引導至轂壁72。例如，轂壁72與燃料出口埠156之間的距離可以處於半徑108的大約5%至95%、大約15%至大約85%、或者大約30%至70%之間。在某些實施例中，旋流葉片104包括多個燃料噴射埠106以及相應的燃料增壓室154。每一個燃料增壓室154都可以具有多個燃料出口埠（例如，燃料噴射孔）156，多個燃料出口埠156將來自燃料增壓室154的燃料引導至環形空間105中。如圖所示，燃料出口埠可以圍繞燃料增壓室的圓周間隔開，使得一部分燃料被噴向壓力側116，並且第二部分燃料被噴向吸力側118。在某些實施例中，燃料出口埠156可以定位在沿徑向方向42的葉片表面上以及/或者沿軸向36流動方向的葉片表面上。圖7是旋流葉片104的護罩側148的實施例的橫截面圖。如圖所示，燃料增壓室154和燃料出口孔156可以將燃料引導至壓力側116和吸力側118。護罩側148具有大體弓形形狀160，該大體弓形形狀160從上遊流動端112延伸至下遊流動端114。形狀160可以由吸力邊緣146、壓力邊緣144、上遊邊緣124、以及下遊邊緣128限定。圖8是旋流葉片104的轂側142的實施例的橫截面圖。轂側142具有大體弓形形狀162，該大體弓形形狀162從上遊流動端112延伸至下遊 流動端114。形狀162可以由吸力邊緣152、壓力邊緣150、上遊邊緣124以及下遊邊緣128限定。如圖9中所示，圖7的旋流葉片104的護罩側148的形狀160與圖8的旋流葉片104的轂側142的形狀162顯著不同。形狀160、162可以與上遊端124的徑向輪廓126以及下遊端128的徑向輪廓130的護罩端和轂端相對應。此外，任何徑向橫截面處的旋流葉片104的形狀都可以被設計成在離開旋流器88的燃料/空氣混合物上施加特定範圍的旋流角。圖9是疊加在圖8的旋流葉片104的轂側142的橫截面圖上的圖7的旋流葉片104的護罩側148的橫截面圖。如圖所示，護罩側148和轂側142的形狀160、162沿旋流葉片104的長度110發生變化。形狀160、162的變化可以與徑向輪廓126、130相對應，如上文所討論的。具體而言，形狀160、162以及相應的徑向輪廓126、130的變化可以被設計成穩定旋流葉片104下遊的火焰並且改進動力學。圖10是下遊邊緣128的徑向旋流輪廓131（例如，旋流角輪廓）的實施例的圖示，其中示出了從護罩壁74至轂壁72的旋流葉片104的旋流角。徑向旋流輪廓131的形狀成大體弓形。在某些實施例中，徑向旋流輪廓131可以是平直的（例如，恆定的）、弓形的、或者包括平直和弓形形狀的組合。旋流葉片104被設計成施加接近護罩壁74的高角度旋流以及接近轂壁72的減小的旋流角。接近護罩壁74的高角度旋流可以增強燃料/空氣混合併且改進護罩壁74處的火焰穩定餘量。接近轂壁72的減小的旋流角可以減小來自轂壁72的火焰回火的可能性或影響。在這種實施例中，徑向旋流輪廓131可以包括基本平直的恆定轉向區域180和弓形的強制渦旋區域182。在其它實施例中，徑向旋流輪廓131可以包括多個區域，所述多個區域可以是基本平直的（例如，恆定的）或者弓形的。例如，徑向旋流輪廓131可以包括0個、1個、2個、3個、4個、5個、或者多個基本平直區域（例如恆定轉向區域）以及0個、1個、2個、3個、4個、5個、或多個弓形區域。徑向旋流輪廓131包括恆定轉向區域180，恆定轉向區域180從護罩壁74向過渡點186延伸距離184。徑向旋流輪廓131還包括強制渦旋區域182，強制渦旋區域182從過渡點186向轂壁72延伸距離188。在某些實施例中，旋流葉片104可以包括多於一個的恆定轉向區域180以及/或者多於一個的強制渦旋區域182。在這種實施例中，分離的過渡點將布置在每一個區域之間。例如，旋流葉片104可以包括第一恆定轉向區域、強制渦旋區域、以及第二恆定轉向區域。第一過渡點將布置在第一恆定轉向區域與強制渦旋區域之間。第二過渡點將布置在第二恆定轉向區域與強制渦旋區域之間。如圖10中所示，過渡點186布置在護罩壁74與轂壁72之間。過渡點186定位成接近下遊邊緣128的中心189。因此，恆定轉向區域180的距離184大致等於強制渦旋區域182的距離188。在其它實施例中，過渡點186可以沿下遊邊緣128布置在其它位置處。例如，過渡點186可以定位成接近護罩壁74、接近轂壁72、或者定位在護罩壁74與轂壁72之間的中間位置處。因此，根據過渡點186的位置，恆定轉向區域180的距離184可以大於或小於強制渦旋區域182的距離188。距離184、188中的每一個都可以等於半徑108的大約5%至95%、大約15%至85%、或者大約30%至70%。恆定轉向區域180具有大體平直形狀190。然而，在其它實施例中，形狀190可以略微彎曲。恆定轉向區域180具有護罩壁74處的旋流角192。旋流角192為大體銳角。在某些實施例中，靠近護罩壁（例如，在半徑108的大約10%、20%、或者30%的範圍內）的旋流角192可以處於從大約0°至大約80°的範圍以及其間所有的子範圍內，例如大約20°至大約70°、大約30°至大約65°、大約40°至大約60°等。周向軸線194沿周向方向40延伸穿過過渡點186。周向軸線194與護罩壁74和轂壁72大體平行。恆定轉向區域180在過渡點186處與周向軸線194形成旋流角196（例如過渡角）。旋流角192和過渡角196可以大致相等。然而，角度192、196可以以例如小於1°、2°、 3°、4°、或5°的小範圍發生變化。因此，恆定轉向區域180可以略微彎曲，但是基本是平直的。在其它實施例中，恆定轉向區域180可以成弓形，並且角度192、196可以具有處於大約0°至大約80°以及其間所有子範圍內的差值，例如大約20°至大約60°、大約30°至大約55°、大約40°至大約50°等。強制渦旋區域182具有弓形形狀197。強制渦旋區域182具有過渡點186處的旋流角198（例如過渡角）。過渡角196、198可以大致相等，使得旋流葉片104的徑向輪廓130相對平滑。在其它實施例中，過渡角196、198可以彼此不同，使得旋流葉片104不平滑。強制渦旋區域182具有轂壁72處的旋流角200。根據某些實施例，靠近轂壁72的旋流角200（例如，處於半徑108的大約10%、20%、或30%的範圍內）可以是銳角並且可以小於大約40°，或者更具體地小於大約30°，或者甚至更具體地小於大約20°。因此，強制渦旋區域182的旋流角從過渡點186向轂壁72減小。如圖所示，旋流角200小於過渡角198。如圖所示，旋流葉片104的旋流角從護罩壁74向轂壁72大體減小。在某些實施例中，旋流角可以從護罩壁74向轂壁72單調減小。在其它實施例中，旋流角可以沿徑向旋流輪廓131的一個區域減小並且沿徑向旋流輪廓131的不同區域增大。上遊邊緣124的徑向旋流輪廓127（未示出）可以被設計成與進入空氣流形成大約零迎角，以同時使壓力側116和吸力側118上的流動分離最小化。徑向旋流輪廓127、131可以類似，或者可以有所變化。兩個徑向旋流輪廓127和131之間的差異可以形成旋流器88的徑向旋流角輪廓。在這種實施例中，葉片壓力側彎曲和吸力側彎曲的形狀可以沿長度110逐漸變化。圖11是下遊邊緣128的徑向旋流輪廓131的另一個實施例的圖示。徑向旋流輪廓131包括自由渦旋弓形區域210、恆定轉向區域212、線性減小區域214、以及強制渦旋弓形區域216。自由渦旋區域210從護罩壁74向第一過渡點220延伸距離218。恆定轉向區域212從第 一過渡點220向第二過渡點224延伸距離222。線性減小轉向區域214從第二過渡點224向第三過渡點228延伸距離226。最後，強制渦旋區域216從第三過渡點228向轂壁72延伸距離230。如圖所示，線性減小區域214的旋流角朝向過渡點228減小。如圖所示，距離218、222、226、和230的長度可以發生變化。具體而言，距離218、222、226、230中的每一個都可以為半徑108的大約5%至95%、大約15%至85%、或者大約30%至70%。自由渦旋區域210形成護罩壁74處的旋流角232。類似地，強制渦旋區域216形成轂壁72處的旋流角234。在圖示的實施例中，旋流角沿自由渦旋區域210的長度增大、沿恆定轉向區域212恆定、沿線性減小轉向區域214線性減小、並且沿強制渦旋區域216的長度減小。本書面描述使用示例對本發明進行了公開（其中包括最佳模式），並且還使本領域技術人員能夠實施本發明（其中包括製造和使用任何裝置或系統並且執行所包含的任何方法）。本發明的可專利範圍通過權利要求進行限定，並且可以包括本領域技術人員能夠想到的其它的示例。如果這種其它的示例具有與權利要求的字面語言沒有區別的結構元件，或者如果這種其它的示例包括與權利要求的字面語言沒有實質區別的等同結構元件，則期望這種其它的示例落入權利要求的範圍內。