Naukowcy przyjrzeli się działającemu silnikowi spalinowemu za pomocą akceleratora neutronów

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych wymyślili i, co najważniejsze, wdrożyli w praktyce sposób badania działającego silnika spalinowego dosłownie na poziomie atomowym. Aby to zrobić, wykorzystali potężne źródło neutronów i specjalnie przygotowany silnik benzynowy z generatora.

Znany i jednocześnie nieznany silnik spalinowy

Silniki spalinowe ICE (Internal Combustion Engines) mają dość bogatą historię, aw ciągu ich prawie stuletniej historii bardzo się zmieniły. Ale pomimo zgromadzonego doświadczenia, rozwój silnika w XXI wieku to dla inżyniera ból głowy.

Chodzi o to, że części silnika są poddawane podczas pracy wszelkim możliwym rodzajom obciążeń (ściskanie, rozciąganie, wibracje itp.). Tak więc temperatura w silniku spalinowym może osiągnąć dość duże wartości 2200 stopni Celsjusza, a ciśnienie może „skoczyć” do 25 atmosfer przy prędkości do 500 atmosfer na sekundę.

Być może trudno jest znaleźć bardziej przystępny przykład przeprowadzania eksperymentów w materiałoznawstwie i inżynierowie z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) zdecydowali się go wykorzystać.

Inżynierowie opracowali metodologię badania naprężeń wewnętrznych części wewnętrznych bezpośrednio podczas pracy.

Wszakże wcześniej inżynierowie nie mieli możliwości analizowania działania jednostki w czasie rzeczywistym. W większości przypadków stosowano metodę odczytów kluczowych, a następnie dalsze modelowanie procesów na specjalnym modelu komputerowym.

Nowy eksperyment i jego wyniki

Naukowcy w swoim eksperymencie zdecydowali się wykorzystać źródło neutronów spalacyjnych (SNS), które jest jednym z najpotężniejszych w świat źródeł neutronów, który pozwala dosłownie oświetlić praktycznie dowolne materiały bez ich uszkadzania ich.

A ustalając odchylenie wiązki neutronów bezpośrednio wewnątrz badanego obiektu, możliwe jest badanie struktury materiału na poziomie atomowym.

Do eksperymentów wybrano silnik z generatora benzynowego Honda EU3000 i aby upiec dwie pieczenie na jednym ogniu postanowiono sprawdzić nie jest to standardowy silnik w eksploatacji, ale jego zmodernizowana wersja, w której głowica cylindrów jest odlewana z aluminium z dodatkiem ceru i magnezu.

Dodatkowo w celu umieszczenia silnika w specjalnej komorze pozbyli się wszystkich zbędnych oraz w celu zminimalizowania naturalnych wibracji, Zostały sztywno zamocowane na specjalnej ramie, a jako obciążenie zastosowano generator elektryczny, za pomocą którego płynnie mierzono obciążenie silnika.

Ale ponieważ wibracje zostały całkowicie wyeliminowane, okazało się, że jest to niemożliwe na samym silniku, szczególnie dokładne akcelerometr i zamiast skupiać wiązkę neutronów, precyzyjny czujnik laserowy skierował „jego spojrzenie” przemieszczenie.

Po wszystkich czynnościach przygotowawczych naukowcy zbadali, jak zachowuje się silnik na biegu jałowym, przy obciążeniu 50%, potem 80%, a na koniec zbadali pracę przy 100% obciążeniu.

W wyniku tego eksperymentu naukowcy opracowali najbardziej szczegółową mapę drgań wewnętrznych w pracującym silniku.

Naukowcy byli zadowoleni z wyników eksperymentu i planują stworzyć nową kamerę do badania pracy w trybie rzeczywistym. już większych silników, ale będzie to wymagało rozwiązania ogromnej liczby zarówno technicznych, jak i oprogramowania pytania.

Naukowcy udostępnili wyniki tego eksperymentu na łamach recenzowanego czasopisma Amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk (PNAS).

Jeśli podobał Ci się materiał, oceń artykuł i nie zapomnij o zasubskrybowaniu. Dziękuję za uwagę!