基于静电转换的无叶片风力发电技术研究

摘要

风能具有可再生、能量大、不需燃料、没有污染的优势，是最具商业前景的新能源形式之一。传统的风力发电机，由于运动部件的存在，易造成疲劳损伤、磨损、断裂风险；整机运转噪音大，且功率越大，风轮尺寸也越大，制造成本较高。本项目拟基于静电雾化技术提出一种新的风能利用形式，通过风能将电场中带电颗粒吹动做功达到发电的目的，实现风能到电能的高效转化，该类型发电装置不会受外观形状束缚，没有可移动部件，具有结构简单，可复制性强，制造和维护方便等优势，可在一定程度上解决传统风力发电机存在的诸多问题，将具有较好的应用前景。　　在此研究背景下，本文选择无叶片静电转化风力发电机技术为研究对象，并开展了一系列研究工作：　　（1）文章阐述了无叶片静电转化风力发电机的基本理论，提出无叶片静电转化风力发电机系统的总体设计，对比有收集器静电转化风机和无收集器静电转化风机的优缺点。　　（2）文章基于液体介质的静电雾化机理，分析液体介质的各种属性关系，研究提高静电雾化输出功率的方法，建立多因素下液体介质最佳雾化输出功率的数值计算模型。　　（3）使用simion仿真软件研究静电雾化系统的结构参数、位置参数对静电雾化输出功率的影响，得出静电雾化系统下最佳输出功率的系统结构参数、位置参数。　　（4）研究多喷嘴结构的静电雾化系统，探明多喷嘴结构的非线性效应机理及控制方法。　　（5）通过搭建静电雾化实验平台，分析实验数据，验证理论仿真实验是否具有合理性，为下一步实验改进做准备。　　本论文研究成果将可为以无叶片静电转化风力发电机技术、静电雾化技术等问题提供一定的理论依据与参考价值。

目录

第一章 引 言

1.1论文研究背景

1.2 风力发电现状

1.3无叶片静电转换风力发电技术的发展

1.4论文研究意义

1.5论文主要内容和章节安排

第二章 无叶片静电转换风力发电系统

2.1 无叶片静电转换风力发电系统总体设计

2.2 各装置工作原理分析与设计

2.3 静电转换风力发电系统能效分析

2.4本章小结

第三章 液体介质特性对静电雾化输出功率的影响

3.1液体介质对静电雾化功率影响的理论分析

3.2 液体介质雾化机理的数学模型分析

3.3本章小结

第四章 单喷嘴结构对静电雾化输出功率的影响

4.1 静电电场磁场离子simion8.0仿真软件

4.2 静电雾化喷嘴在圆环电极中的电场强度仿真

4.3 静电雾化喷嘴在圆柱电极中的电场强度仿真

4.4本章小结

第五章 多喷嘴结构对静电雾化输出功率的影响

5.1 多个圆柱喷嘴结构在双圆柱电极中电场仿真

5.2 多个圆柱喷嘴结构在多圆柱电极中电场仿真

5.3 本章小结

第六章 静电风力转化技术的静电雾化实验研究

6.1 无叶片静电风力发电静电雾化系统

6.2 静电风力发电系统静电雾化实验

第七章 总结与展望

致谢

参考文献