Учените разгледаха работещ двигател с вътрешно горене с помощта на неутронен ускорител
Учени от САЩ са измислили и най-важното са внедрили на практика начин за изследване на работещ двигател с вътрешно горене буквално на атомно ниво. За целта те използваха мощен източник на неутрон и специално подготвен бензинов двигател от генератор.
Познат, но все още непознат двигател с вътрешно горене
ДВГ (двигатели с вътрешно горене) могат да се похвалят с доста богата история и през почти вековната си история те са се променили значително. Но въпреки натрупания опит, развитието на двигателя през 21-ви век е цяло главоболие за инженера.
Работата е там, че частите на двигателя са подложени на всички възможни видове товар (компресия, опън, вибрации и т.н.) по време на работа. Така че температурата в двигателя с вътрешно горене може да достигне доста големи стойности от 2200 градуса по Целзий, а налягането може да "скочи" до 25 атмосфери при скорост до 500 атмосфери в секунда.
Може би е трудно да се намери по-достъпен пример за провеждане на експерименти в науката за материалите и инженери от Oak Ridge National Laboratory (ORNL) решиха да го използват.
Инженерите са разработили методология за изследване на вътрешните напрежения на вътрешните части директно по време на работа.
В крайна сметка преди това инженерите не са имали възможност да анализират работата на блока в реално време. В повечето случаи беше използван методът за вземане на ключови показания и след това по-нататъшно моделиране на процесите на специален компютърен модел.
Нов експеримент и резултатите от него
Учените в своя експеримент решиха да използват Spallation Neutron Source (SNS), който е един от най-мощните в светът на неутронните източници, който позволява буквално да осветява практически всякакви материали, без да уврежда техен.
И чрез фиксиране на отклонението на неутронния лъч директно вътре в изследвания обект, е възможно да се изследва структурата на материала на атомно ниво.
За експерименти е избран двигател от бензинов генератор на Honda EU3000 и за да бъдат убити две птици с един камък, е решено да се провери това не е стандартен двигател в експлоатация, а неговата модернизирана версия, при която цилиндровата глава е отлята от алуминий с добавка на церий и магнезий.
В допълнение, за да поставят двигателя в специална камера, те се отърваха от всичко ненужно и, за да минимизират естествените вибрации, Те бяха здраво закрепени върху специална рамка и като товар беше използван електрически генератор, с помощта на който натоварването на двигателя беше плавно измервано.
Но тъй като вибрациите бяха напълно елиминирани, се оказа невъзможно за самия двигател, особено точно акселерометър и вместо да фокусира неутронния лъч, прецизен лазерен сензор насочи "погледа му" денивелация.
След всички подготвителни мерки учените проучиха как двигателят се държи на празен ход, с товар от 50%, след това при 80%, а на финала те проучиха работата при 100% натоварване.
В резултат на този експеримент учените са съставили най-подробната карта на вътрешните вибрации в работещ двигател.
Учените бяха доволни от резултатите от експеримента и те планират да създадат нова камера, която да изучава работата в реален режим. вече по-големи двигатели, но това ще изисква решаване на огромен брой както технически, така и софтуерни въпроси.
Учените споделиха резултатите от този експеримент на страниците на рецензираното списание на Националната академия на науките на САЩ (PNAS).
Ако материалът ви е харесал, тогава оценете статията и не забравяйте да се абонирате. Благодаря за вниманието!