基于机器视觉的荷电液滴形变及电荷转移特性分析

基于机器视觉的荷电液滴形变及电荷转移特性分析

【摘要】： 无叶片风力发电系统通过感应荷电雾化装置将液体介质雾化,在风的作用下,雾化后的带电液滴往电场力的反方向运动,从而增加系统的整体电势能,实现风能到电能的转换。液滴荷电雾化是系统中的关键环节,对液滴荷电机理及电荷转移特性的分析,可为雾化系统参数的优化匹配提供参考,以提高系统总的电势能及能量转换效率。本文通过理论分析、实验对照等方法对静电场作用下的液滴形态变化规律和表面电荷分布规律进行研究:基于双电层理论,对滴状、纺锤、射流等模式下液滴形态的变化及电荷转移特性进行研究,结果表明电场力影响液滴电荷转移速率进而对液滴形变产生影响;建立了电极-喷嘴结构及雾化介质特性等对液滴形变的影响规律,通过目标尺寸追踪算法分析不同形态液滴的面积、周长和变形度的变化规律,发现当电压较低时,重力与表面张力在液滴的形态变化中起到主导作用,随着施加电压的逐渐增加,电场力逐渐成为影响液滴形态变化的主要因素;得到了电极电压、电极形状、介质特性及喷嘴结构与液滴荷电量的关系曲线,通过分析得到液滴荷电量主要受液滴电荷密度、液滴表面积和液滴脱离速率影响。研究结果表明金属喷嘴与雾化介质的双电层作用范围会显著影响液滴荷电量,喷嘴内径大小会影响扩散层厚度,进而影响雾化液滴粒径大小及分布,但对液滴荷电量无明显影响。

【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2020

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