CN103081338B - 用于在电-流体动力应用中控制电场的系统和方法 - Google Patents

Abstract

从气体流提取能量的电-流体力学系统包括：将具有相同极性的第一种类的粒子注入气体流中的注射器，其中随着气体流的粒子运动由第一电场阻止；电场发生器，其产生与第一电场相反的第二电场，使得在注射器的下游的预定距离处的净电场近似为零；收集具有与第一粒子种类相反的极性的第二种类的粒子的上游收集器；收集带电粒子的下游收集器；和耦合在下游收集器和上游收集器之间的负载，其中负载将气体流的动能转换成电力。

Description

用于在电-流体动力应用中控制电场的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年10月18日提交的标题为“ASystemAndMethodForControllingElectricFieldsInElectro-HydrodynamicApplications”的美国临时申请号61/394,298和在2011年8月29日提交的标题为“ASystemAndMethodForControllingElectricFieldsInElectro-HydrodynamicApplications”的美国临时申请号61/528,440的利益，这两个申请通过引用被全部并入。

本申请涉及2009年1月22日提交的标题为“Electro-HydrodynamicWindEnergySystem”的在先申请号12/357,862和2009年1月22日提交的标题为“Electro-HydrodynamicWindEnergySystem”的PCT在先申请号PCT/US09/31682，这两个申请通过引用被全部并入。

技术领域

本发明通常涉及电-流体动力风能转换领域，且更具体地涉及在电-流体动力风能转换领域中的新的和有用的系统和方法。

背景

电-流体动力（EHD）风能转换是电能直接从风能中被提取的过程。EHD系统一般是使用风能来对抗静电场的固态装置，使带电元件与充电的源分离。在概念上，该系统可以将风动能转换成以在非常高的电压处收集的电荷的形式的电位能。

然而，该领域中的过去的调查伴随着许多问题，当与用于操作EHD系统的能量输入相比时，这些问题使能量收集变得不足。特别是，当EHD系统从带电粒子的分离收集电荷时，系统产生阻止电荷的运动的电场（也称为系统场120）。系统场可以抵消和甚至控制用于使EHD系统中的粒子带电的电场。作为结果，提供到带电元件的电荷（例如，带电液雾中的液滴）由于系统场对充电场的干扰而减少。这降低了整个系统的工作电流和功率输出。此外，被发射到风流的带电粒子遇到由从注射器出口顺风的先前释放的带电粒子的云所产生的非常大的相反的静电力（也称为空间电荷122，图1中所示），其促进液滴短路到充电元件或其他组件，而不是夹带在风流中，其中带电粒子可有助于如在图2中所示的能量获取。因此，在电-流体动力风能转换领域中需要创建用于控制电-流体动力应用中的电场的幅度和方向的新的和有用的系统和方法。本发明提供了这样的新的和有用的系统和方法。

附图的简要说明

图1是具有空间电荷的现有技术的电-流体动力能量提取系统的示意性表示。

图2是指示不令人满意的电场特性的现有技术的曲线图。

图3A和3B分别是本发明的优选的实施方案的示意性表示和本发明的优选的实施方案的电场的示意性表示。

图4是本发明的优选的实施方案的电场特性的示例性曲线图。

图5是本发明的优选的实施方案的注射器的示意性表示。

图6是本发明的第一实施方案的示意性表示。

图7是本发明的第二实施方案的示意性表示。

图8是本发明的包括空气动力电场发生器的实施方案的示意性表示。

优选实施方案的描述

本发明的优选实施方案的下面的描述并不是用来将发明限制到这些优选的实施方案，而是使本领域的任何技术人员能够进行和使用本发明。

1．用于在HD应用中的场成形的系统

如图3中所示，用于在优选的实施方案的电-流体动力（EHD）应用中控制电场（即，场成形）的系统100包括注射器200和电场发生器300。注射器200（或“电荷发生器”）优选地包括至少一个电极220和喷嘴240，以及更优选地包括如在图6中所示的电极220的阵列和喷嘴240。如在图3B中所示的，电场发生器300产生与系统场120相反（即，具有与充电场201相同的场方向）的电场（成形场320）。成形场优选地反转注射器附近的电场，并使净电场在注射器的下游的预定点处下降到实质上为零（最低场点）。系统起作用来通过反转注射器200（例如，喷雾喷嘴）的紧邻范围中的电场来扩散由位于注射器200周围的带电粒子的云产生的空间电荷122。如图4中所示，通过维持具有与充电场相同的场方向的在注射器200附近的静电场，场成形系统具有减小对充电过程的干扰以及控制和优化在粒子上引起的电荷的效应。另外，通过维持在注射器200的下游的最低场点，电场发生器300的成形场通过吸引带电粒子在短距离内远离注射器并促进气体流10（例如，风流）中的夹带来最小化短路损失。例如，当产生带正电的粒子时，电场发生器将在喷嘴240的顶端处优选地维持正场，即使当系统电压下降到低于地时。系统将优选地在EHD系统的正常操作条件期间保持场的幅度和方向（即，场的形状）。电场发生器的场反转优选地被高度局部化（优选地在注射器周围），以使风仍可做工作以对抗从场反转顺风的系统场120。此外，场反转的方向变化以与喷雾源下游的预定的距离处的液滴运动相反，以支持在当时条件下的能量提取。根据电场发生器300和注射器200的设计（例如，喷嘴的类型和颗粒类型），由场发生器导致的场反转可具有其他的形状特征。系统最终起作用来增加可从EHD系统收集的能量的量。虽然优选的系统用于使用EHD系统进行风能收集，系统可以可选地适于其它合适的EHD应用，例如在农业喷施或工业涂漆领域中存在多种带电喷雾时的电荷抑制。如在图3中所示的，系统优选地还包括上游收集器140、下游收集器160和负载180。位于注射器200附近的上游收集器140收集与释放到气体流中的粒子相反的电荷（极性）的粒子204。位于注射器下游的下游收集器160收集释放到气体流中的粒子。在上游和下游收集器之间电耦合的负载180便于这两个收集器之间的带电粒子流动（即，电流），并将电流转换成电力。上游收集器优选地为注射器的一部分，但可以可选地为任何合适的收集器。下游收集器优选地为导电网状物，但可以可选地为地（例如，地面），或任何合适的收集器。负载优选地为电阻性负载，更优选地为可调节的电阻性负载，但可以是任何合适的负载。负载和上游及下游收集器（电阻、间隔距离、角取向、相对于风的取向、电压等）的参数优选地为可调的，并且由处理器（例如CPU、计算机控制系统等）控制，以促进从在目前的情况提取能量。

优选实施方案的注射器200起作用来将电荷给予在粒子上，并将带电粒子202引入到电场中。带电粒子优选地适合于夹带在流体流——更优选地风流——内，使得能量可从由移动的流体在粒子上完成的工作收集。粒子优选地为水滴，但可以是如下文所述的任何合适的粒子。注射器优选地将带电粒子注入到场中。注射器优选地布置为实质上平行于气体流，但可以可选地定向成垂直于气体流（例如垂直地、水平地等）、与气体流成一角度、或在任何合适的方位上。注射器200优选地为电喷雾注射器，但可以是流体静力注射器、干针（例如其将实质上干燥的带电粒子注入风中）、电晕充电器或任何合适的注射器。注射器200优选地包括如在图5中所示的电极220和喷嘴240，其中电极220使从喷嘴240发射的粒子带电。更优选地，注射器200包括多个电极220和喷嘴240。在一个实施方案中的注射器是优选地实质上类似于在2009年1月22日提交的标题为“ELECTRO-HYDRODYNAMICWINDENERGYSYSTEM”的在先申请号12/357,862和2009年1月22日提交的标题为“ELECTRO-HYDRODYNAMICWINDENERGYSYSTEM”的在先PCT申请号PCT/US09/31682中所描述的注射器，这两个申请通过引用被全部并入。注射器200可以可选为任何合适的设备和/或过程，其局部地在粒子或喷雾上引起电荷。

优选实施方案的电极220起作用来在粒子入口（例如，喷嘴顶端或喷嘴出口）处保持高的场浓度以使粒子带电。粒子优选地为感应地带正电的水滴。电极220优选地为由导电材料制成的导轨电极或环状电极（即，感应环）。环状电极220优选地外接喷嘴，并且优选地和与喷嘴240的轴线同心的环轴线对齐，平面位置在喷嘴240的顶端之前是可变的、与喷嘴240的顶端共面、或在喷嘴240的顶端的尾部。环形电极220优选地在比离电极更接近于喷嘴的点处保持更高的场浓度，其中高场浓度优选地具有从环形电极的中心轴线径向向外指向环形电极的场的快速下降（伏特/米）。这优选地便于用于在不提供用于短路的电流路径的情况下使粒子（例如，电喷雾）带电的高的场强度。使用大直径（例如，1/8-1/4英寸）横截面的线或棒以形成环状电极220优选地改善电场线的形状，使得充电出现，但短路减少。此外，电极220可以是空气动力地成形的。例如，横截面可以具有机翼形状。此外，大直径环形电极优选地在喷嘴和电极220之间提供足够的空间，产生使风带走带电粒子的大区域。然而，电极220可以可选地为任何其它合适的电极（例如板电极）和具有任何其它合适的形状因子。

优选实施方案的喷嘴240起作用来产生将带电和夹带在风流内的粒子。喷嘴优选地发射液滴。液滴优选地为水滴，但可以可选地是水加添加剂（例如表面活性剂、铯等）、水溶液或任何合适的可选液体。可选地，喷嘴可以发射实质上干燥的粒子，例如聚合物或肥料。喷嘴优选地具有在喷嘴240的远端上的喷嘴顶端，粒子通过喷嘴240被发射。泵系统优选地附接到喷嘴240的近端上的喷嘴。由于由从电场发生器300的场反转导致的喷雾/液滴要求中的限制的减少，可以使用各种喷嘴类型。喷嘴优选地为在PCT申请号PCT/US09/31682中公开的那些喷嘴中的一个，但可以可选地为用于粒子发射和带电的任何合适的喷嘴。作为喷嘴240的可选方案，空气、微粒物质或其他非液体粒子可以可选地被引入用于带电。

此外或可选地，优选的实施方案可具有在电场发生器300的场内的多个注射器200。注射器200优选地布置在阵列中，但可以可选地被布置在一个或多个行、列、环或任何其他合适的配置中。电场发生器300的场优选地可由任何合适数量的注射器使用。注射器200的阵列优选地沿着平面、优选地在电场发生器300内的空间内对齐，但可选地在电场发生器300的上游或下游的空间内对齐。注射器的数目优选地依赖于电场发生器300的特性。在一个示例中，8-12个注射器共面地布置在电场发生器的场内。

优选的实施方案的电场发生器300（场成形器）起作用来管理实质上在注射器附近的区域中的电场的特性（幅度和方向）。更特别地，电场发生器300起作用来生成反转在注射器附近的局部空间中的系统场120的成形场320。喷嘴240的顶端处（或在注射器200的另一令人满意的部分处）的净电场优选地被保持在充电场（例如，明显正的或负的）的最大电位处。净电场的幅度优选地从喷嘴240的顶端处的该最大值急剧下降到注射器的下游的点处的零（零场点322）。该零场点优选地在风流的方向上从喷嘴240的顶端移动5至10毫米。零场点可以可选地移动更大的长度，例如20-50毫米或任何适当的距离。因此，净电场优选地从喷嘴顶端处的充电场转变，以拉在注射器200的下游的点处的粒子。这起作用来防止粒子的短路。在零场点之外，净电场于是优选地阻止沿Z轴（即，在风流的方向上）的粒子运动。然后可从克服带电粒子上的相反的电场力的风流获取能量。零场点322处的净电场优选地大约为零，但可选地可以是稍微负的或稍微正的。电场发生器300（也被称为场屏蔽或场成形器）优选地为被充电以产生在正常的操作状态期间具有恒定的形状的静电场的导电元件（例如，保护电极）。然而，电场发生器300可以是电磁发生器，例如磁性元件（例如永久磁铁或电磁铁）或任何合适的电场发生器。此外/可选地，所产生的电场可以是动态的和时变的，而不是静态的。电场发生器可相对于注射器200定位成实质上共面的、顺风的或逆风的。

在第一实施方案中，如图6中所示，电场发生器300优选地为具有在电场发生器的中心内定义的开放空间的外接结构340。注射器200优选地实质上位于此定义的开放空间内。电场发生器优选地为电极（例如，保护电极），并且优选地由导电材料制成，并且可以被制造为实质上类似于电极220，只是在比例上较大。如在图6中所示的，电场发生器优选地与开放空间的轴线对齐，所述开放空间与注射器200（例如，电极220和喷嘴240的顶端）实质上同心和共面。电场发生器340优选地为与喷嘴240的顶端的平面相邻的大的感应环。电场发生器优选地为环形的形状，但可以是任何合适的形状，例如具有圆端的交叉管。管或环的横截面直径优选地实质上大于电极220的横截面直径。在电场发生器340内限定的空间优选地对于注射器200是足够大的，并且此外对于如下文所述的布置在阵列中的多个注射器200可以是足够大的。在一个变形中，电场发生器300形成系统的结构组件。例如，电场发生器300可另外起耦合系统组件的框架的作用。作为另一例子，电场发生器可以用作流体线的导管或外壳、电输入/返回、连接器或系统EHD系统的任何合适的部分。线优选地隧穿电场发生器的内部上的腔，并被适当地绝缘。

第一实施方案的系统可另外包括至少一个场校平器342，其起作用来使电场发生器的场均匀（即，标准化或一致）。场校平器342优选地为增大电场发生器340的场的导电组件。场校平器342优选地结合注射器200的阵列来使用。例如，场校平器342优选地位于由如图6中所示的电场发生器340所限定的空间的中心内。离电场发生器340最远的朝着阵列的中心的注射器200可以比邻近电场发生器340的注射器受到更少的保护。场校平器342优选地为导电元件，其具有与使场“变平”的电场发生器相同的电压，使得朝着中心的注射器更同等地被保护。可以使用多个场校平器342。场校平器342优选地被充电到明显低于电极220的电压。这优选地实现比电场发生器340可能能够独自提供的更大的覆盖区域。

在第二实施方案中，如在图7中所示的，电场发生器360包括具有相反极性的吸引电极364和屏蔽电极362。成形场320在吸引-屏蔽电极对之间产生，其中成形场320与充电场和系统场相互作用，以产生从注射器200顺风的实质上接近电场发生器的零场点322。吸引电极364和屏蔽电极362优选地被紧密地定位（优选地通过电介质耦合，但可选地通过任何其它手段定位）。吸引电极364具有与带电粒子的极性相反的极性并对远离注射器200的带电粒子起作用。屏蔽电极362具有类似于带电粒子的极性，并起作用来通过排斥带电粒子远离吸引电极来防止粒子短路到吸引电极。为了吸引粒子以远离注射器，吸引电极优选地具有比屏蔽电极大的电位幅度。例如，如果正粒子被释放，与屏蔽电极是正的相比，吸引电极优选地更负，使得它的效应控制成形场320。电场发生器360优选地定位成从注射器顺风和在注射器附近，屏蔽电极接近注射器，而吸引电极远离注射器。电极对360优选地实质上逆着系统场对齐，但可以沿着风流对齐。然而，电场发生器360可具有任何其他位置（例如，相对于注射器200在前面或共面）、任何其它方位（例如，屏蔽电极可以远离注射器200而吸引电极接近注射器200）、或任何其它相对的电位幅度（例如，与吸引电极是负的相比，屏蔽电极可以更正）。在一个特定的实施方案中，如图7中所示，带正电的粒子被吸引到远场（B）中的相对大的负吸引电极，但当粒子进入近场（A）时由正屏蔽电极362排斥以避免短路到吸引电极364。粒子动量（由气流给予并吸引到吸引电极）优选地在粒子流经吸引电极时防止粒子短路到吸引电极。屏蔽和吸引电极优选地为棒电极，但可以可选地为点电极、它们的组合，或任何合适类型的电极。此外，电极对的参数（例如，电极间的间隔距离、相对于注射器的位置、电极的电位等）可以被动态地改变以在当时条件下支持能量提取。系统可包括布置在任何配置（行、列、阵列、环等）中的任何数目的电场发生器360。在一个特定的实施方案中，系统包括与系统场内的注射器平行对齐的一行电场发生器360。

此外，电场发生器300可适于改变液体流的一个或多个特性。更优选地，电场发生器300适于具有空气动力和/或升力产生特性，其集中风流以提高带电粒子的径向膨胀来进一步耗散空间电荷。来自优选地在注射器200上游的更广阔的区域的风可以隧穿电场发生器300。电场发生器优选地形成为翼型件，但可以可选地形成为收敛-发散形喷嘴（如在图8中所示），其中注射器200位于喷嘴的喉部、收敛形喷嘴、发散形喷嘴中，或具有任何其它合适的空气动力形式。这些空气动力特性可另外为电场发生器300的环形中所固有的。电场发生器300的深度可以另外地被设置以便于受保护的场区域的扩展。附加的设备可被耦合到电场发生器300，以进一步加宽风收集的区域。任何合适的设备或技术可以可选地用于便于在注射器200的附近控制空气动力特性。电场发生器300可另外和/或可选地改变温度、湿度、压力或流经其的气体流的任何其它适当的参数。

电场发生器300可以由模块化组件构成，以使电场发生器可容易被构建。模块化设计甚至可被设计成连接电场发生器的阵列。电场发生器300优选地为圆形的或具有圆形的边缘。锐缘硬件例如螺母和紧固件优选地被保护，且常见的电晕减少做法优选地被遵循。电场发生器可以可选地以任何合适的形状或形式出现。电场发生器优选地是电绝缘的以防止短路，并优选地由固态电介质材料包封，但可以可选地由液态电介质材料、玻璃、陶瓷或复合聚合物包封。

电场发生器300优选地被提供电力以产生电场发生器300的静电场。在添加电场发生器的情况下，注射器200的电极220可以优选地在较低的电压处操作，较低的电压起作用来提高效率。将电压降低到比电极220的电压更低还可以降低感应充电电压，并提高系统的效率。此外，电场发生器300可以由从环形电极220分离的电源充电。使用单独的电源，电场发生器300优选地在启动期间消耗功率，并优选地保持该场而没有功率损耗或有很少的功率损耗，因为优选地在电场发生器300的电路中没有电流流动。这可与为电容器充电并保持电压恒定比较。少量的夹带的正电荷可能短路回到电场发生器300。电场发生器的空气动力学设计可减少这样的事件。

在第一优选实施方案中，如在图6中所示的，该系统包括：注射器、上游收集器、下游收集器、在上游收集器和下游收集器之间耦合的负载、以及电场发生器。注射器是电喷射注射器的阵列，每个注射器都包括外接喷嘴的环电极，该喷嘴将多个带正电的粒子发射到气体流中。注射器还起上游收集器的作用，上游收集器收集由释放的粒子孤立的带负电的粒子。下游收集器收集在注射器的下游的点处的正粒子。阻止随着气体流的粒子运动的第一电场（系统场）在上游收集器和下游收集器之间的空间中产生，其中当流将粒子从注射器移动到下游收集器（例如由气体流拖动粒子至少部分地与由电场拖动粒子相反）时，气体流不在粒子上工作来对抗系统场。在上游收集器和下游收集器之间耦合的负载起作用来通过便于这两个收集器之间的电荷流（即，电流）将气体流的动能转换成电力。电场发生器是外接注射器和实质上与注射器共面的感应电极（例如，环形电极）。电场发生器产生与第一电场相反的第二电场（成形场），使得净电场是与注射器相邻的下降的正场，其将正粒子拉离注射器。在注射器的下游的零场平面处，净电场转变到阻止随着气体流的粒子运动的上升的正场。电场发生器可另外包括定位成与电场发生器同心和共面的场校平器（优选地实质上在注射器中间），其被保持在与电场发生器相同的极性处，将净电场调整为在整个注射器上实质上是均匀的（在幅度和方向上）。

在第二优选实施方案中，该系统包括实质上与第一实施方案相同的部件，除了电场发生器包括位于注射器的下游的多个屏蔽和吸引电极对360以及外接的感应电极以外。电极对被包封在由电介质材料制成的翼型件内。每个屏蔽电极被保持在实质上相同的低的正电位处，并且每个吸引电极在实质上相同的高的负电位处（相对于屏蔽电极）。在屏蔽电极和吸引电极之间产生的电场（成形场）的幅度优选地实质上小于系统场的幅度。屏蔽和吸引电极对360被定位在系统场（注射器的下游）内，实质上接近注射器，屏蔽电极对齐注射器的近侧以及吸引电极对齐注射器的远侧。每个屏蔽和吸引电极对实质上沿气体流对齐，并当气体流改变方向时移动。

在第三优选的实施方案中，系统包括实质上与第二实施方案相同的部件，除了电场发生器仅包括多个屏蔽和吸引电极对360并且不包括外接的感应电极以外。

如本领域的技术人员从前面的详细描述和从附图和权利要求中将认识到的，可以对本发明的优选实施方案进行修改和变化，而不偏离下面的权利要求中定义的本发明的范围。

Claims (31)

1.一种电-流体力学系统，其从气体流提取能量，所述系统包括：

-注射器，其将具有相同极性的第一种类的粒子注入所述气体流中，其中随着所述气体流的粒子运动由第一电场阻止，其中所述第一种类的粒子注射自注射器出口；

-电场发生器，其产生与所述第一电场相反的第二电场，使得在所述注射器的下游的预定距离处的净电场近似为零，其中所述电场发生器至少部分地围绕所述注射器，是环形的，并实质上与所述注射器同心，其中所述电场发生器的一部分位于所述注射器出口的上游；

-上游收集器，其收集具有与所述第一种类的粒子相反的极性的第二种类的粒子；

-下游收集器，其收集带电粒子；以及

-负载，其耦合在所述下游收集器和所述上游收集器之间，其中所述负载将所述气体流的动能转换成电力。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述预定距离是在所述注射器的下游的5-10mm。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述粒子为液滴。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述注射器包括将所述第一种类的粒子注入到所述气体流中的多个喷嘴。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述电场发生器是电极。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述电场发生器还包括使所述第二电场成形的场成形器。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述场成形器是与所述电场发生器实质上共面并沿所述电场发生器的中心轴线定位的电极。

8.一种电-流体力学系统，其从气体流提取能量，所述系统包括：

-注射器，其将具有相同极性的第一种类的粒子注入所述气体流中，其中随着所述气体流的粒子运动由第一电场阻止；

位于所述注射器的下游的电场发生器，其产生与所述第一电场相反的第二电场，使得在所述注射器的下游的预定距离处的净电场近似为零，其中所述电场发生器至少部分地围绕所述注射器；

-上游收集器，其收集具有与所述第一种类的粒子相反的极性的第二种类的粒子；

-下游收集器，其收集带电粒子；以及

-负载，其耦合在所述下游收集器和所述上游收集器之间，其中所述负载将所述气体流的动能转换成电力。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述电场发生器吸引所述第一种类的粒子。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述电场发生器包括被保持在与所述第一种类的粒子相同的极性处的第一电极和被保持在与所述第一种类的粒子的极性相反的极性处的第二电极，其中所述第一电极实质上沿着所述气体流与所述第二电极对齐，其中第一电极接近所述注射器，并且所述第二电极远离所述注射器。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述第一电极的电位的幅度比所述第二电极的电位的幅度小。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述预定距离是在所述注射器的下游的5-10mm。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述粒子为液滴。

14.如权利要求8所述的系统，其中所述注射器包括将所述第一种类的粒子注入到所述气体流中的多个喷嘴。

15.如权利要求8所述的系统，其中所述第一种类的粒子注射自注射器出口，其中所述电场发生器的一部分位于所述注射器出口的上游。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述电场发生器还包括使所述第二电场成形的场成形器。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述场成形器是与所述电场发生器实质上共面并沿所述电场发生器的中心轴线定位的电极。

18.一种电-流体力学系统，其从气体流提取能量，所述系统包括：

-注射器，其将具有相同极性的第一种类的粒子注入所述气体流中，其中随着所述气体流的粒子运动由第一电场阻止；

-电场发生器，其产生与所述第一电场相反的第二电场，其中所述第二电场反转在所述注射器下游的预定距离处的净电场，所述第二电场在远离所述电场发生器的点处比接近所述电场发生器的点具有更高的强度；

-上游收集器，其收集具有与所述第一种类的粒子相反的极性的第二种类的粒子；

-下游收集器，其收集带电粒子；以及

-负载，其耦合在所述下游收集器和所述上游收集器之间，其中所述负载将所述气体流的动能转换成电力。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述电场发生器为电极。

20.如权利要求19所述的系统，其中所述电场发生器的一部分位于所述注射器的上游。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述电场发生器为实质上与所述注射器同心和共面的环形电极。

22.如权利要求20所述的系统，其中所述电场发生器改变所述气体流的一部分的速度。

23.如权利要求22所述的系统，其中所述电场发生器包括收敛形喷嘴，其中所述注射器实质上位于所述喷嘴的喉部中。

24.一种电-流体力学系统，其从气体流中提取能量，所述系统包括：

-注射器，其将具有相同极性的第一种类的粒子注入所述气体流中，其中随着所述气体流的粒子运动由第一电场阻止；

-环形电极，其与所述注射器共面且同心，产生与所述第一电场相反的第二电场，使得在所述注射器下游的预定距离处的净电场近似为零；

-上游收集器，其收集具有与所述第一种类的粒子相反的极性的第二种类的粒子；

-下游收集器，其收集带电粒子；以及

-负载，其耦合在所述下游收集器和所述上游收集器之间，其中所述负载将所述气体流的动能转换成电力。

25.如权利要求24所述的系统，其中所述第一种类的粒子注射自注射器出口，其中所述环形电极的一部分位于所述注射器出口的上游。

26.如权利要求25所述的系统，其中所述环形电极至少部分地围绕所述注射器。

27.如权利要求26所述的系统，其中所述环形电极还包括使所述第二电场成形的场成形器。

28.如权利要求27所述的系统，其中所述场成形器是与所述电场发生器实质上共面并沿所述电场发生器的中心轴线定位的电极。

29.如权利要求24所述的系统，其中所述预定距离是在所述注射器的下游的5-10mm。

30.如权利要求24所述的系统，其中所述粒子为液滴。

31.如权利要求24所述的系统，其中所述注射器包括将所述第一种类的粒子注入到所述气体流中的多个喷嘴。