静电风力发电机雾化系统电极结构设计与分析

发布时间：2017-10-16 14:24

  本文关键词：静电风力发电机雾化系统电极结构设计与分析

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【摘要】：风能是一种可再生的、节能环保的新能源,近年来,风电产业发展比较迅速。传统叶片式风力发电机应用广泛,但由于其存在机械转动部件,容易产生噪声污染和间歇性阴影。因此,论文将针对无叶片式的新型静电风力发电机展开研究,该风机不存在机械转动部件,主要基于静电雾化技术进行设计,通过风能吹动电场中荷电雾滴至收集器来实现能量的转换。静电风力发电机的风能转换效率是风力机的一个重要指标,论文针对静电雾化系统的电极结构参数进行研究设计,以提高静电风力发电机的能源转换效率。论文主要开展了以下工作:第一,分析静电风力发电机的组和工作原理,对系统的能效进行分析,得出了影响静电风力发电机能源转换效率的因素。第二,根据静电风力发电机的工作原理,选择静电雾化的雾化方法,并根据静电雾化技术的雾化机理,分析影响静电雾化系统雾化性能的因素。第三,对杆电极结构的电极半径、电极间距、喷针间距以及喷针顶端距电极平面的距离四个参数分别进行设计研究,利用SIMION软件建立静电雾化电场模型,仿真分析杆电极结构参数和喷针结构参数对雾化系统性能的影响。第四,对平板电极的圆环半径、圆环间距、电极板板厚以及喷针顶端距电极平面的距离四个参数分别进行设计研究,利用SIMION软件建立静电雾化电场模型,仿真分析平板电极结构参数和喷针结构参数对雾化系统性能的影响。第五,搭建静电雾化系统实验平台,对软件仿真的结果进行实验验证。通过对静电风力发电机雾化系统的理论研究,以及雾化系统电极结构的仿真分析和实验验证可知:杆电极结构的电极半径对雾化系统雾化性能并没有影响,喷针附近的电势随杆电极间的间距增大而减小,随喷针顶端距电极平面的距离的增大而减小,随喷针间距的增大而增大。平板电极结构的板厚对雾化系统的雾化性能并没有影响,喷针附近的电势在平板电极圆环半径7mm时达到最大值,随圆环间距的增大而增大,随喷针顶端距电极平面的距离增大而减小。本文的研究成果对于静电风力发电机雾化系统电极结构的相关问题可以提供一定的理论依据和参考价值。
【关键词】：静电风力发电机 静电雾化技术 电极结构参数 SIMION
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9-12
• 1.2.1 风力发电机研究现状9-11
• 1.2.2 静电雾化技术研究现状11-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 1.4 本文章节安排13-14
• 第2章 静电风力发电机的理论分析与结构设计14-27
• 2.1 静电风力发电机的整体结构设计14-15
• 2.2 静电风力发电机雾化模块的理论分析与结构设计15-23
• 2.2.1 雾化系统原理分析与结构设计15-17
• 2.2.2 液滴雾化机理研究17-21
• 2.2.3 雾化系统雾化效率影响因素分析21-23
• 2.3 静电风力发电机收集模块的理论分析与结构设计23-25
• 2.4 静电风力发电系统的能效分析25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 静电雾化系统杆电极结构的设计与仿真27-37
• 3.1 SIMION模拟过程分析27-29
• 3.2 雾化系统杆电极结构的参数设计与仿真分析29-36
• 3.2.1 杆电极半径对雾化性能的影响31-32
• 3.2.2 杆电极间距对雾化性能的影响32-34
• 3.2.3 喷针顶端距电极平面距离对雾化性能的影响34-35
• 3.2.4 喷针间距对雾化性能的影响35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 静电雾化系统平板电极结构的设计与仿真37-49
• 4.1 雾化系统电极附近的电势分析37-39
• 4.2 雾化系统平板电极结构的参数设计与仿真分析39-47
• 4.2.1 平板电极圆环半径对雾化性能的影响42-43
• 4.2.2 平板电极圆环间距对雾化性能的影响43-44
• 4.2.3 喷针顶端距电极平面距离对雾化性能的影响44-46
• 4.2.4 电极板板度对雾化性能的影响46-47
• 4.3 杆电极和平板电极结构仿真结果的对比分析47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 系统实验设计与研究49-58
• 5.1 实验系统搭建49-51
• 5.1.1 实验平台搭建49-50
• 5.1.2 主要实验设备50-51
• 5.2 实验方案设计51-53
• 5.2.1 实验内容51-52
• 5.2.2 实验步骤52-53
• 5.3 实验研究与结果分析53-57
• 5.3.1 杆电极结构静电雾化实验设计与结果分析53-55
• 5.3.2 平板电极结构静电雾化实验设计与结果分析55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 研究展望59-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-65

【参考文献】

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本文编号：1043172