用于燃气涡轮机的燃料‑空气预混器的制作方法

本文中公开的主题涉及燃料-空气预混器。具体地，本发明公开涉及用于燃气涡轮燃烧器中的燃料-空气预混器的翼型件形状的中心体。
背景技术：
：燃气涡轮机和发动机系统为多种应用提供动力，诸如油气处理系统、商业和工业建筑以及交通工具。燃气涡轮机和发动机系统可在燃烧系统(例如，室)中燃烧燃料和空气的混合物来产生功率。燃烧的燃料和压缩的空气产生热燃烧气体，其继而驱动涡轮机的叶片以例如产生旋转功率。因此，燃气涡轮机的燃烧系统可包括产生要供给到燃烧系统中的燃料和空气的均匀混合物的混合器。在一些情况下，由于燃料和空气可在混合器内度过的有限的时间，并且由于诸如再循环空穴(recirculationpockets)的不期望的效应，混合器可能不产生充分均匀的混合物。因此，燃气涡轮机和发动机系统可包括设计成在此类成分进入混合器之前开始混合燃料和空气的预混器。由燃气涡轮发动机产生的排出气体可包括某些副产物，诸如氮氧化物(nox，包括no和no2)，硫氧化物(sox)，碳氧化物(cox)，以及未焚烧的烃。排放的排出气体的类型，以及排放的排出气体的量，会至少部分地取决于燃料-空气混合物的成分。许多行业和司法管辖区(例如，燃煤工厂、联邦和州政府等)会有说明指定系统允许排放的排出气体的类型和量的规章和限制。为了达到一些司法管辖区所指明的排放水平，可能期望的是增强供给到燃气涡轮级和发动机系统的燃烧室的空气-燃料混合物的混合质量。因此，现在认识到预混器的改善的设计会是期望的。技术实现要素：在一个实施例中，一种用于燃气涡轮机的燃料-空气预混器包括具有第一转子和第二转子的双反向旋转旋流器，其中第一转子和第二转子构造成围绕轴自旋，并且双反向旋转旋流器构造成沿下游方向引导空气的流。燃料-空气预混器还包括经由轴联接到双反向旋转旋流器上的中心体，其中该中心体包括在该中心体的表面上的第一燃料孔，第一燃料孔构造成将燃料喷入空气的流以产生燃料-空气混合物，且该中心体包括构造成阻止再循环空穴形成的翼型件形状。在另一个实施例中，一种用于燃气涡轮机的燃料-空气预混器包括具有第一转子和第二转子的双反向旋转旋流器，其中第一转子和第二转子构造成围绕轴自旋，并且双反向旋转旋流器构造成形成空气的湍动剪切层。燃料-空气预混器还包括经由轴联接到双反向旋转旋流器上的中心体，其中该中心体包括在该中心体的表面上的燃料孔，燃料孔构造成将燃料喷入空气的湍动剪切层以产生燃料-空气混合物，该中心体包括翼型件形状，且在中心体和燃料-空气混合物之间不形成再循环空穴。在另一个实施例中，一种用于燃气涡轮机的燃料-空气预混器包括翼型件形状的中心体，该翼型件形状的中心体联接到旋流器上，并具有带上表面、下表面、前缘和后缘的横截面。前缘相对于燃料-空气混合物流在后缘的上游，且燃料-空气混合物配置成基本上顺应于上表面和下表面，使得没有再循环空穴。在另一个实施例中，一种方法包括用压缩机压缩空气的流，将空气的流与燃料在具有翼型件中心体的预混器中预混合，将空气的流与燃料在混合器中混合以形成基本均匀的燃料-空气混合物，在燃烧室中燃烧该基本均匀的燃料-空气混合物以形成排出气体，并且将排出气体排放至周围环境。本发明的第一技术方案提供了一种用于燃气涡轮机的燃料-空气预混器，包括：包括第一转子和第二转子的双反向旋转旋流器，其中所述第一转子和所述第二转子配置成围绕轴自旋，并且所述双反向旋转旋流器配置成沿下游方向引导空气的流；以及经由所述轴联接至所述双反向旋转旋流器的中心体，其中所述中心体在所述中心体的表面上包括第一燃料孔，所述第一燃料孔配置成将燃料喷入所述空气的流以产生燃料-空气混合物，且所述中心体包括配置成减少或消除在使用中时再循环空穴的形成的翼型件形状。本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述燃料-空气混合物配置成由燃烧器接纳。本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，所述中心体的所述翼型件形状配置成防止所述燃烧器中的自发火和驻焰的一者或两者。本发明的第四技术方案是在第二技术方案中，所述燃烧器配置成排放包括少于百万分之(ppm)25的nox浓度的排出气体。本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，所述第一燃料孔包括泪滴形状。本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，在使用中时在所述中心体和所述燃料空气混合物之间不形成再循环空穴。本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，所述翼型件形状包括前缘和后缘，其中所述前缘在所述后缘的上游。本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，当从所述前缘移动至所述后缘时，所述中心体的直径增加且随后减少。本发明的第九技术方案是在第七技术方案中，所述第一燃料孔定位成与所述后缘相比更靠近所述前缘。本发明的第十技术方案提供了一种用于燃气涡轮机的燃料-空气预混器，包括：翼型件形状的中心体，其联接至旋流器并包括具有上表面，下表面，前缘和后缘的横截面，其中所述前缘相对于燃料-空气混合物的流在所述后缘的上游，且所述燃料-空气混合物配置成基本顺应于所述上表面和所述下表面，使得在使用中时没有再循环空穴。本发明的第十一技术方案是在第十技术方案中，所述燃料-空气混合物配置成由燃烧器接纳。本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述中心体的翼型件形状配置成防止所述燃烧器中的自发火和驻焰的一者或两者。本发明的第十三技术方案是在第十一技术方案中，所述燃烧器配置成排放包括少于百万分之(ppm)25的nox浓度的排出气体。本发明的第十四技术方案是在第十技术方案中，所述翼型件形状的中心体的厚度沿着所述横截面从所述前缘至所述后缘变化。本发明的第十五技术方案是在第十技术方案中，所述翼型件形状的中心体包括配置成将燃料与空气混合以形成所述燃料-空气混合物的燃料孔。本发明的第十六技术方案提供了一种方法，包括：用压缩机压缩空气的流；将所述空气的流与燃料在具有翼型件中心体的预混器中预混合；将所述空气的流与所述燃料在混合器中混合，以形成基本均匀的燃料-空气混合物；在燃烧室中燃烧所述基本均匀的燃料-空气混合物以形成排出气体；以及将所述排出气体排放至周围环境。本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，所述排出气体包括少于百万分之(ppm)25的nox浓度。本发明的第十八技术方案是在第十六技术方案中，所述翼型件中心体基本上阻止在所述预混器中再循环空穴的形成。本发明的第十九技术方案是在第十八技术方案中，阻止所述再循环空穴的形成防止了所述燃烧室中的自发火和驻焰。本发明的第二十技术方案是在第十六技术方案中，燃烧所述基本均匀的燃料-空气混合物使涡轮机的一个或更多个叶片旋转。附图说明当参考附图阅读以下详细说明时，本发明的这些以及其他特征、方面和优点将变得更好地理解，其中贯穿附图相似的标号代表相似的部件，在附图中：图1是按照本发明公开的一个方面的可用来发电的燃气涡轮机系统的方框图；图2是按照本发明公开的一个方面的具有翼型件形状构造的图1的涡轮机系统的预混器的一个实施例的透视图；图3是按照本发明公开的一个方面的包括设置在中心体的表面上的燃料孔的图2的预混器的另一个实施例的透视图；图4是按照本发明公开的一个方面的图示穿过图2和图3的预混器的燃料-空气混合物流的计算流体动力学模型；图5是按照本发明公开的一个方面的显示穿过图2和图3的预混器而没有再循环空穴的燃料-空气混合物流的计算流体动力学模型；图6a，6b和6c是按照本发明的一个方面的各自具有不同构造的燃料孔的图2和图3的预混器的翼型件形状中心体的实施例的侧视图；以及图7是按照本发明公开的一个方面的图2和图3的预混器的中心体表面和壳体表面之间的横截面积作为距中心体的前缘的距离的函数的图形化图示。具体实施方式以下将描述本发明公开的一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要说明，在说明书中可能不描述实际实施方式的全部特征。应该理解的是在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须做出大量实施方式特定的决定来达成开发者的具体目标，诸如遵循系统相关和业务相关的限制，其从一个实施方式到另一个实施方式会不同。此外，应该理解的是此类开发努力可能是复杂而耗时的，但是对于受益于此发明公开的那些本领域技术人员而言仍将是设计、制造和生产的例行事务。当介绍本发明公开的不同实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或更多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的，并且指除了所列举的元件可能有其他的元件。本文中提供的是用于增强燃气涡轮机系统中燃烧室所接收的燃料-空气混合物的质量的燃料-空气预混器的实施例。在燃气涡轮机系统中，一个或更多个燃气涡轮发动机可燃烧燃料来产生用于驱动一个或更多个涡轮级的燃烧气体，每个涡轮级都具有多个叶片。取决于燃烧的燃料的类型，由燃烧过程导致的排出排放物可包括氮氧化物(nox，包括no和no2)，硫氧化物(sox)，碳氧化物(cox)，以及未焚烧的烃。通常，由燃气涡轮机系统(诸如燃气涡轮发电厂)释放的排出气体的成分受到管理要求的限制。作为示例，规章可指明可释放到大气中的nox浓度的上限水平，诸如百万分之(ppm)25。用于减少排出气体流中的nox(或另一种排放物成分)浓度的一种技术是调节燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃料对空气比率，以维持燃烧器内的低火焰温度。此外，可通过增强燃料和空气的混合质量来减少nox排放物。例如，改善燃料-空气混合物的混合质量可以防止燃烧期间可能导致自发火和/或驻焰的再循环空穴。如本文中所使用的，自发火可指燃料-空气混合物不引入火焰和/或火星的自发燃烧。自发火会是不期望的，因为燃烧会意外地发生并且会由于不充分燃烧导致更多的nox排放。此外，驻焰可指火焰或火星在燃烧室中比期望的保持得更长。因此，由于火焰在燃烧室中存在的增长的时间，会产生更多的nox排放。为了增加混合的质量，燃料-空气预混器可包括翼型件构造(例如，形状)。在某些实施例中，翼型件构造可以减少燃料和/或空气流经燃气涡轮机系统时的再循环空穴，这会防止自发火和/或驻焰。预混器在燃气涡轮机系统中可位于混合器和燃烧室的上游。在某些实施例中，预混器可与燃料喷射器整体形成，使得燃料被喷入燃气涡轮机系统并同时与压缩的空气混合。在其他实施例中，燃气涡轮机系统可包括作为单独的部件的燃料喷射器和预混器。在任何情况下，现在都意识到了翼型件形状的预混器可以增加燃料和空气的混合质量，并且防止再循环空穴，使得燃气涡轮机系统排出更少的nox排放物(或其他排放物)。转向附图，图1是诸如可用于发电的涡轮机系统10的方块图。如将会理解的那样，涡轮机系统10可适于用在大型设施中，诸如用来发电的发电厂，电力经由电网分配给城市或村镇，或者用在较小型的设施中，诸如作为交通工具发动机或小型发电系统的一部分。即，涡轮机系统10可适于各种应用和/或可在一系列尺寸上按比例缩放。在描绘的示例中，涡轮机系统10包括预混器12、燃料源14、混合器16和燃烧器18。燃料源14取决于实施例可能变化，并且可对应于适于将燃料或燃料混合物(例如，液体燃料和/或气体燃料，诸如天然气或合成气)输送至涡轮机系统10通过预混器12(或单独的燃料喷射器)进入燃烧器18的机构。如以下所讨论的，预混器12可构造成将燃料喷入涡轮机系统10并且在燃料-空气混合物由燃烧器18接收前将燃料与压缩的空气混合。在某些实施例中，燃料-空气混合物可在混合器16中进一步进行混合。因此，进入燃烧器18的燃料-空气混合物可具有高混合质量且燃料-空气混合物可以是基本均匀的(例如，没有大的空气和/或燃料的空穴)。当燃料和空气充分混合时，燃烧器18点燃并燃烧该燃料-空气混合物，并将热的加压排出气体通入涡轮20。如将会理解的那样，涡轮20包括具有固定静叶或叶片的一个或更多个定子，以及具有相对于定子旋转的叶片的一个或更多个转子。排出气体经过涡轮转子叶片，从而驱动涡轮转子旋转。涡轮转子和轴22之间的联接将导致轴22的旋转，如图所示，轴22也联接到遍布涡轮机系统10的若干部件上。最终，燃烧过程的排放会经由排放出口24离开涡轮机系统10。压缩机26包括刚性地安装到由轴22驱动旋转的转子上的叶片。在空气经过旋转叶片时，空气压力上升，从而给燃烧器18提供充足的空气来用于正确燃烧。压缩机26可经由空气入口28向涡轮机系统10吸入空气。此外，轴22可联接到负载30上，其可经由轴22的旋转驱动。如将会理解的那样，负载30可为使用涡轮机系统10的旋转输出的功率的任何合适的装置，诸如发电厂或外部机械负载。例如，负载30可包括发电机、飞机的推进器等等。空气入口28经由合适的机构(诸如冷空气入口)将空气32抽入燃气涡轮机系统10。空气32然后流过压缩机26的叶片，其将压缩的空气34提供给燃烧器18。在某些实施例中，预混器12和/或混合器16可将压缩的空气34和燃料36作为燃料-空气混合物38喷入燃烧器18。在其他实施例中，压缩的空气34和燃料36可直接喷入燃烧器18以用于混合和燃烧。如上所讨论的，预混器12的构造可使燃料-空气混合物38能够在进入燃烧器18时具有增强的混合质量。例如，图2是具有翼型件形状构造的预混器12的一个实施例的透视图。如图2的图示实施例中所示，预混器12包括旋流器50和中心体52。中心体52可经由轴53(例如，轴)或另一合适的装置联接到旋流器50。在某些实施例中，旋流器50可包括外转子54(例如，第一转子)和内转子56(例如，第二转子)。外转子54可包括构造成沿第一方向60移动外转子54的第一叶片58。相反地，内转子56可包括构造成沿第二方向64移动内转子56的第二叶片62，其中第二方向64基本与第一方向60相反。例如，第一叶片58可成角度，使得外转子54沿顺时针方向或逆时针方向自旋(例如，旋转)。类似地，第二叶片62可成角度使得内转子56沿与外转子54相反的方向(例如顺时针或逆时针)自旋(例如，旋转)。因此，旋流器50的转子54,56可以是反向旋转的。旋流器50的反向旋转构造可增强进入燃烧器18的燃料36和空气34的混合。具体地，该反向旋转构造可产生穿过预混器12的压缩的空气34的湍流，例如其可实现压缩的空气34和由中心体52喷射的燃料36之间增强的混合。在某些实施例中，该反向旋转构造可产生压缩的空气的湍动、剪切层，这是因为压缩的空气34可在旋流器50下游沿两个不同的方向60,64流动(例如，涡流)。在某些实施例中，将燃料36喷入湍动、剪切层可增强燃料36和压缩的空气34之间的混合质量，因为压缩的空气34的湍动涡流会产生更均匀的燃料-空气混合物38。预混器12的中心体52也可增强燃料36和压缩的空气34的混合。例如，图2中图示的预混器12的中心体52包括翼型件形状的构造。如本文中所使用的，中心体52的翼型件构造可以指当截取中心体52的横截面时外表面中的至少一个的翼型件轮廓。此外，翼型件轮廓可包括从前缘到后缘变化的直径。例如，该直径可在前缘的下游移动时轻微地增加。随后，直径可减少直至其到达后缘。在某些实施例中，中心体52的翼型件形状可能是期望的，因为其可阻止空气-燃料混合物38和预混器12之间的流分离(例如，在那里空气-燃料混合物38不接触预混器12的表面的空穴)。流分离会促使空气-燃料混合物38经历再循环和/或形成再循环空穴(例如，气泡)。再循环和/或再循环空穴(例如，气泡)可能是不期望的，因为它们会导致自发火(例如，在没有火星或火焰的情况下空气-燃料混合物的点火)、驻焰(例如，火焰或火星在燃烧器18中存在得比期望的更长)，和/或增加的nox排放。除了减少自发火、驻焰和/或nox排放，预混器12的翼型件形状也可通过实现更高效的燃烧过程而增强涡轮机系统10的整体效率。中心体52的翼型件形状可有助于空气34和燃料36在涡轮机系统10中的混合。在某些实施例中，中心体52可包括将燃料36喷入压缩的空气34的流的燃料孔。例如，图3是包括设置在中心体52的表面72上的燃料孔70的预混器12的另一个实施例的透视图。燃料孔70可将特定量的燃料36提供到涡轮系统10中以产生期望的空气-燃料比值。在某些实施例中，可能期望的是将燃料36直接喷入压缩的空气34的流中，以开始将燃料36和空气34混合在一起。因此，可能期望的是沿着中心体52的表面72在一位置处定位燃料孔70，在该位置处离开燃料孔70的燃料36可以立即或者几乎立即接触压缩的空气34。因此，传统的预混器将燃料孔70在中心体52的表面72上定位在典型地出现再循环空穴(例如，气泡)的下游位置处，使得燃料36不会被捕获在再循环空穴内(例如，在再循环空穴内连续地再循环而不是流向燃烧器18)。如上所述，中心体52的翼型件形状可减少和/或消除沿着中心体52的表面的再循环空穴。因此，燃料孔70可在更加上游的位置处(例如，相对于压缩的空气34和/或燃料36的流)设置在表面72上，使得燃料36在离开燃料孔70后依然立即或者几乎立即接触压缩的空气34。更加上游(例如，相对于压缩的空气34和/或燃料36的流)地定位燃料孔70可以给压缩的空气34和燃料36提供更多时间来混合，从而增强混合质量。此外，预混器12的翼型件形状构造可使例如与锥形中心体相比时更多的燃料孔70能够定位在中心体52的表面72上，因为翼型件形状包括与锥形中心体相比具有更大周长的至少一部分。例如，具有翼型件形状的中心体52的横截面可包括大于具有传统形状(例如，锥形形状)的中心体的横截面的直径的直径。在某些实施例中，翼型件形状的中心体52可包括0到20个之间的燃料孔70，5到15个之间的燃料孔70,7到12个之间的燃料孔70，或者可实现与压缩的空气34的流充分混合的任何合适数量的燃料孔70。包括更多燃料孔70还可增强燃料36和空气34的混合，因为其可使燃料36能够在预混器12中在更多位置处被引向压缩的空气34的流。换言之，由于更多的燃料孔70位于中心体52的表面72上，作为进入空气34的燃料36的更大雾化的结果，可以改善燃料36和空气34的混合质量。此外，翼型件形状可增加压缩的空气流过预混器12并进入燃烧器18的速度。例如，如图3中所示，中心体52的直径沿压缩的空气34的流的下游方向74减小。因此，流经预混器12的燃料-空气混合物38的速度会增加，因为在下游方向74(例如，压缩的空气流的方向)上由中心体52的表面产生的对于燃料-空气混合物38的流的抵抗会减少。翼型件形状也会减少中心体52的表面72和由双反向旋转旋流器50导致的压缩的空气34的剪切层之间的距离。例如，当压缩的空气34沿第一和第二方向60,64流动时，会形成剪切层。在某些实施例中，燃料孔70定位在具有最大周长的中心体52(例如，具有有最大面积的横截面的部分)的表面72上。因此，经由燃料孔70喷射的燃料36可具有相对短的距离来行进以抵达压缩的空气34的剪切层。因为燃料孔70和剪切层之间的短的距离，燃料孔70因而可包括相对大的直径。例如，燃料孔70可包括在0.1厘米(cm)和3cm之间的直径，在0.5cm和1cm之间的直径，在0.75cm和0.9cm之间的直径，或者实现燃料36和空气34之间充分混合的任何合适的直径。在某些实施例中，增加燃料孔70的直径可使更多燃料能够由预混器12喷入压缩的空气34的流，从而增强燃料-空气混合物38的混合质量。如上所述，预混器12的翼型件形状可增强进入燃烧器18的燃料-空气混合物38的混合质量。图4是显示当存在再循环空穴时穿过预混器12的燃料-空气混合物38的流的计算流体动力学模型90。压缩的空气34可沿下游方向74流经旋流器50。压缩的空气34然后可流过中心体52的表面。在某些实施例中，燃料孔70可将燃料36喷入压缩的空气34的流，从而产生燃料-空气混合物38。燃料-空气混合物38可沿下游方向74向着燃烧器18继续流过中心体52的表面。在某些实施例中，由于中心体52的翼型件形状，燃料-空气混合物的速度可随着燃料-空气混合物沿下游方向74移动而增加。例如，燃料-空气混合物的速度可在其从中心体52的前缘92(例如，具有更大横截面积和/或周长的上游端)向中心体52的后缘94(例如，具有较小横截面积和/或周长的下游端)移动时增加。燃料-空气混合物38在前缘92上的流的横截面96显示了具有第一直径98的中心体52。类似地，燃料-空气混合物38在后缘94上的横截面100示出了具有第二直径102的中心体52。在某些实施例中，第一直径92可大于第二直径102，使得在前缘92和后缘94之间形成第一倾斜表面104(例如，上表面)和第二倾斜表面106(例如，下表面)。倾斜表面104和106可有助于空气-燃料混合物在中心体52上的流动，从而在空气-燃料混合物沿下游方向74(例如，从前缘92向后缘94)移动时增加空气-燃料混合物的速度。在图4的图示实施例中，预混器12形成再循环空穴108。再循环空穴108可由于燃料-空气混合物38在中心体52上的不充分流动而形成。在某些实施例中，再循环空穴108中的燃料-空气混合物38的速度可基本为零。因此，进入燃烧器18的燃料36和压缩的空气34的量(例如体积)可比期望的量更多或更少，因为再循环空穴108会影响燃料-空气混合物38穿过预混器12的流动。然而，应该指出的是由于中心体52的翼型件形状，再循环空穴108可包括小于可能在传统预混器设计中形成的再循环空穴的尺寸的尺寸。因此，翼型件形状的中心体52可减小再循环空穴108的尺寸，从而增强涡轮机系统10的性能。此外，可能期望的是进一步减小再循环空穴108的尺寸，使得再循环空穴108基本上或者总体上从预混器12消除。因此，可能期望的是调整中心体上孔70的位置和/或数量，穿过预混器12的燃料-空气混合物38的流率，和/或中心体52的翼型件形状的直径，以进一步减少和/或消除再循环空穴108，并增强涡轮机系统10的效率。例如，图5是示出了没有再循环空穴108的穿过预混器12的燃料-空气混合物的流的计算流体动力学模型120。如图5的图示实施例中所示，由于中心体52的增强的几何特性(例如，形状)，再循环空穴108已经基本被消除。因此，可以增强穿过预混器12的燃料-空气混合物38的流，从而增加总体涡轮机系统10的效率。在某些实施例中，再循环空穴108的减少和/或消除可防止不期望的效应，诸如自发火和/或驻焰。此类不期望的效应会导致燃烧器18降低的性能和/或增加的nox排放(或其他排放)。因此，现在已经认识到利用翼型件形状的中心体52可显著地消除和/或减少再循环空穴108，并且因而导致涡轮机系统10增加的效率和/或更少的nox排放。可能期望的是将翼型件形状的中心体52结合到现有的涡轮机系统中，以增加效率和/或减少nox排放。因此，翼型件形状的中心体52可包括可基本类似于现有中心体构造的尺寸。此外，翼型件形状的中心体52可构造成在与现有中心体基本类似的条件下运行。例如，表格1是显示与双环形反向旋转旋流(dacrs)预混器的典型中心体相比翼型件形状中心体52的运行条件的数据表。dacrs中心体可包括本发明公开的翼型件形状之外的另一形状。例如，dacrs典型地包括可促进中心体和燃料-空气混合物38的流之间再循环空穴108的形成的锥形中心体。双反向旋转旋流器50可生成空气34和/或燃料36的湍动剪切层，其会产生涡流效应。中心体的锥形形状可能不有助于燃料-空气混合物38在中心体上的流动，而是增加燃料-空气混合物38的涡流，从而产生再循环空穴。如上所讨论的，中心体52的翼型件形状可促进燃料-空气混合物在中心体52的表面72上的流动，从而减少和/或基本消除再循环空穴108。基线翼型件中心体外旋流器72.6%74.3%内旋流器23.8%25.2%中心通过3.6%0.5%外/内3.05:12.95:1δp(psi)14.2(3.43%)14.3(3.46%)涡流数量0.4800.496表格1：与dacrs预混器中心体比较的翼型件中心体的运行条件。如表格1中所示，翼型件形状的中心体52在与dacrs预混器的锥形中心体基本类似的条件下运行，并且产生基本类似的结果(例如，压力、涡流数量上的变化)。然而，翼型件形状的中心体52减少和/或消除了再循环空穴108，这可防止自发火和/或驻焰，从而增强总体涡轮机系统10的效率和/或减少nox排放。因此，翼型件形状的中心体52可构造成在与dacrs中心体相同或基本相同的条件下运行，但是增加总体燃气涡轮发动机10的效率。如上文所讨论的，翼型件形状的中心体52可包括一个或更多个燃料孔70来将燃料喷入压缩的空气34的流。此外，翼型件形状可使更多的燃料孔70能够定位在中心体52的表面72上。图6a，6b和6c是具有不同构造的燃料孔70的翼型件形状的中心体52的实施例的侧视图。例如，图6a显示了在中心体52的表面72上定位在前缘92和后缘94大约一半位置处的燃料孔70。在某些实施例中，燃料孔70可由中心体52的表面72中的泪滴形开口142包围。此类开口142可促进离开燃料孔70的燃料36的流进入压缩的空气34的流。例如，开口142的泪滴形状可沿期望的方向引导燃料36，从而增强燃料36和空气34之间的混合质量，并防止形成再循环空穴108。如图6a的图示实施例中所示，中心体52联接到轴53上。轴53也可联接到旋流器50上，并构造成使旋流器50的内和外转子54,56能够围绕轴53旋转。图6b示出了在前缘92和后缘94之间的中点更上游处(例如，相对于空气34和/或燃料36的流)定位在中心体52的表面72上的燃料孔70。如上文所讨论的，减少和/或消除再循环空穴108可使燃料孔70能够在典型地形成再循环空穴108的位置更上游处定位。因此，可以增强燃料36和空气34之间的混合质量，因为燃料36在燃烧器18的更上游的点处被引入压缩的空气34的流，从而给燃料36和空气34在燃烧之前提供了更多时间和/或距离来混合。在某些实施例中，燃料孔70可由中心体52的表面72中的泪滴形开口142包围。此类开口142可促进离开燃料孔70的燃料36的流进入压缩的空气34的流。例如，开口142的泪滴形状可沿期望的方向引导燃料36，以增强燃料36和空气34之间的混合质量，并防止形成再循环空穴108。在图6b的图示实施例中，泪滴形状的开口142具有与图6a中的开口142不同的角度。因此，由图6b的中心体52喷射的燃料36可沿与由图6a的中心体52喷射的燃料36不同的方向被引导。图6c显示了在中心体52的表面72上定位在前缘92和后缘94之间中点的更上游的燃料孔70。如上文所讨论的，减少和/或消除再循环空穴108可使燃料孔70能够在典型地形成再循环空穴108的位置更上游处(例如，相对于燃料36和/或空气34的流)定位。因此，可以增强燃料36和空气34之间的混合质量，因为燃料36在燃烧器18的更上游的点处被引入压缩的空气34的流，从而给燃料36和空气34在燃烧之前提供了更多时间和/或距离来混合。如图6c的图示实施例中所示，燃料孔70没有被开口142包围。此外，图6c的燃料孔70包括小于图6a和6b的燃料孔70的直径的直径。因此，可由图6c的中心体52喷射较少的燃料，但是，燃料可配置成由于更小的直径而行进得更远(例如，从中心体52的表面72向外)。因此，当燃料孔70定位成离由双反向旋转旋流器50产生的压缩的空气34的剪切层相对远时，利用小直径的燃料孔70可能是期望的。应该认识到的是，中心体52的表面72上的燃料孔70可包括用来将燃料36喷射到压缩的空气34的流中的任何合适的直径，使得燃料36可以抵达湍动剪切层，并且与压缩的空气34充分地混合。此外，在某些实施例中，燃料孔70可被具有任何合适形状的开口142和/或用来促进燃料36的流的构造包围。在其他实施例中，燃料孔70可不被开口142包围。如上文所讨论的，翼型件形状的中心体52可减少中心体52的表面72(例如，且因而燃料孔70)和由旋流器50形成的压缩的空气24的剪切层之间的距离。例如，图7是中心体52的表面72和预混器12的壳体的表面之间的横截面积162作为距中心体52的前缘92的距离164的函数的图形化表示160。图表160示出了第一曲线166和第二曲线168。第一曲线166示出了具有锥形中心体的传统dacrs预混器。第二曲线168示出了具有翼型件形状的中心体52的预混器12。如图示实施例中所示，中心体的表面72和预混器壳体的表面之间的面积162对于第一和第二曲线166,168在前缘92和后缘94处基本相同。因此，翼型件形状的中心体52可构造成结合到利用dacrs预混器的涡轮机系统10中并增强此类系统10的效率。此外，图表160示出了中心体52的表面72和预混器壳体的表面之间的面积162与锥形形状的中心体相比从翼型件形状的中心体52的前缘92向后缘94减少。因此，中心体52的表面74和由旋流器50形成的压缩的空气的剪切层之间的距离也减少，从而减少了喷射的燃料36在到达会发生增强的混合处的剪切层之前可行进的距离。因此，燃料孔70的直径可增加以增强进入压缩的空气34的燃料36的雾化。本发明的技术效果包括用于涡轮机系统的燃料-空气预混器，其可增加涡轮机系统的效率并降低nox排放。燃料-空气预混器包括旋流器和中心体。旋流器配置成将空气流引导穿过预混器，并且中心体配置成将燃料喷入空气流。此外，中心体包括减少和/或基本消除再循环空穴以防止燃烧室中自发火和/或驻焰的翼型件形状。因此，涡轮机系统可产生较少的nox排放。本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。当前第1页12