Gli scienziati hanno esaminato un motore a combustione interna funzionante utilizzando un acceleratore di neutroni
Scienziati degli Stati Uniti hanno escogitato e, soprattutto, implementato in pratica un modo per studiare un motore a combustione interna funzionante letteralmente a livello atomico. Per fare questo, hanno usato una potente fonte di neutroni e un motore a benzina appositamente preparato da un generatore.
Un motore a combustione interna familiare ma sconosciuto
Gli ICE (motori a combustione interna) vantano una storia piuttosto ricca e nel corso della loro storia quasi centenaria sono cambiati notevolmente. Ma nonostante l'esperienza accumulata, lo sviluppo di un motore nel 21 ° secolo è un vero rompicapo per un ingegnere.
Il fatto è che le parti del motore sono soggette a tutti i possibili tipi di carico (compressione, tensione, vibrazione, ecc.) Durante il funzionamento. Quindi la temperatura nel motore a combustione interna può raggiungere valori piuttosto grandi di 2200 gradi Celsius, e la pressione può "saltare" fino a 25 atmosfere ad una velocità fino a 500 atmosfere al secondo.
Forse è difficile trovare un esempio più accessibile per condurre esperimenti nella scienza dei materiali e gli ingegneri dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hanno deciso di usarlo.
Gli ingegneri hanno sviluppato una metodologia per studiare le sollecitazioni interne delle parti interne direttamente durante il funzionamento.
Dopotutto, prima di allora, gli ingegneri non avevano l'opportunità di analizzare il funzionamento dell'unità in tempo reale. Nella maggior parte dei casi, è stato utilizzato il metodo di acquisizione delle letture chiave e quindi un'ulteriore modellazione dei processi su uno speciale modello di computer.
Nuovo esperimento e suoi risultati
Gli scienziati nel loro esperimento hanno deciso di utilizzare Spallation Neutron Source (SNS), che è una delle più potenti in il mondo delle sorgenti di neutroni, che permette, letteralmente, di illuminare praticamente qualsiasi materiale senza danneggiarlo loro.
E fissando la deflessione del fascio di neutroni direttamente all'interno dell'oggetto in esame, è possibile studiare la struttura del materiale a livello atomico.
Per gli esperimenti, è stato scelto un motore di un generatore a benzina Honda EU3000 e, per prendere due piccioni con una fava, si è deciso di controllare non è un motore standard in funzione, ma la sua versione modernizzata, in cui la testata è fusa in alluminio con l'aggiunta di cerio e magnesio.
Inoltre, per posizionare il motore in una camera speciale, si sono sbarazzati di tutto ciò che non è necessario e al fine di ridurre al minimo le vibrazioni naturali, Erano rigidamente fissati su un telaio speciale e un generatore elettrico veniva utilizzato come carico, con l'aiuto del quale il carico del motore veniva misurato senza problemi.
Ma poiché la vibrazione è stata completamente eliminata, si è rivelato impossibile sul motore stesso, particolarmente preciso accelerometro, e invece di focalizzare il fascio di neutroni, un sensore laser di precisione ha diretto "il suo sguardo" Dislocamento.
Dopo tutte le misure preparatorie, gli scienziati hanno studiato come si comporta il motore al minimo, con un carico del 50%, poi all'80%, e alla fine hanno studiato il lavoro al 100% del carico.
Come risultato di questo esperimento, gli scienziati hanno compilato la mappa più dettagliata delle vibrazioni interne in un motore in funzione.
Gli scienziati sono rimasti soddisfatti dei risultati dell'esperimento e hanno in programma di creare una nuova fotocamera per studiare il lavoro in modalità reale. motori già più grandi, ma ciò richiederà la risoluzione di un numero enorme di tecniche e software domande.
Gli scienziati hanno condiviso i risultati di questo esperimento sulle pagine della rivista peer-reviewed della US National Academy of Sciences (PNAS).
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