Οι επιστήμονες εξέτασαν μια λειτουργική μηχανή εσωτερικής καύσης χρησιμοποιώντας έναν επιταχυντή νετρονίων
Επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν βρει και, το πιο σημαντικό, στην πράξη έναν τρόπο να μελετήσουν έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί κυριολεκτικά σε ατομικό επίπεδο. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν μια ισχυρή πηγή νετρονίων και έναν ειδικά κατασκευασμένο βενζινοκινητήρα από μια γεννήτρια.
Ένας γνωστός και ταυτόχρονα άγνωστος κινητήρας εσωτερικής καύσης
Οι ICE (Μηχανές Εσωτερικής Καύσης) διαθέτουν μια αρκετά πλούσια ιστορία, και κατά τη διάρκεια της ιστορίας τους σχεδόν αιώνων, έχουν αλλάξει πολύ. Ωστόσο, παρά τη συσσωρευμένη εμπειρία, η ανάπτυξη του κινητήρα τον 21ο αιώνα είναι ένας ολόκληρος πονοκέφαλος για έναν μηχανικό.
Το θέμα είναι ότι τα μέρη του κινητήρα υπόκεινται σε όλους τους πιθανούς τύπους φορτίου (συμπίεση, τάση, δόνηση κ.λπ.) κατά τη λειτουργία. Έτσι, η θερμοκρασία στον κινητήρα εσωτερικής καύσης μπορεί να φτάσει μάλλον μεγάλες τιμές στους 2200 βαθμούς Κελσίου και η πίεση μπορεί να "πηδήξει" έως και 25 ατμόσφαιρες με ταχύτητα έως 500 ατμόσφαιρες ανά δευτερόλεπτο.
Ίσως είναι δύσκολο να βρεθεί ένα πιο προσιτό παράδειγμα για τη διεξαγωγή πειραμάτων στην επιστήμη των υλικών και μηχανικοί από το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL) αποφάσισαν να το χρησιμοποιήσουν.
Οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει μια μεθοδολογία για τη μελέτη των εσωτερικών τάσεων των εσωτερικών εξαρτημάτων απευθείας κατά τη λειτουργία.
Άλλωστε, πριν από αυτό, οι μηχανικοί δεν είχαν την ευκαιρία να αναλύσουν τη λειτουργία της μονάδας σε πραγματικό χρόνο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος λήψης βασικών αναγνώσεων και στη συνέχεια περαιτέρω μοντελοποίηση των διαδικασιών σε ένα ειδικό μοντέλο υπολογιστή.
Νέο πείραμα και τα αποτελέσματά του
Οι επιστήμονες στο πείραμά τους αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν το Spallation Neutron Source (SNS), το οποίο είναι ένα από τα πιο ισχυρά τον κόσμο των πηγών νετρονίων, ο οποίος επιτρέπει, κυριολεκτικά, να φωτίζει σχεδόν οποιοδήποτε υλικό χωρίς να προκαλεί ζημιά δικα τους.
Και καθορίζοντας την εκτροπή της δέσμης νετρονίων απευθείας μέσα στο αντικείμενο που μελετάται, είναι δυνατόν να μελετηθεί η δομή του υλικού σε ατομικό επίπεδο.
Για πειράματα, επιλέχθηκε ένας κινητήρας από μια γεννήτρια βενζίνης Honda EU3000 και για να σκοτωθούν δύο πουλιά με μία πέτρα, αποφασίστηκε να ελεγχθεί Δεν είναι ένας τυπικός κινητήρας σε λειτουργία, αλλά η εκσυγχρονισμένη του έκδοση, στην οποία η κυλινδροκεφαλή είναι χυτή από αλουμίνιο με την προσθήκη δημητρίου και μαγνησίου.
Επιπλέον, για να τοποθετήσουν τον κινητήρα σε ειδικό θάλαμο, απαλλάχθηκαν από όλα τα περιττά, και προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η φυσική δόνηση, Ήταν σταθερά στερεωμένα σε ένα ειδικό πλαίσιο, και μια ηλεκτρική γεννήτρια χρησιμοποιήθηκε ως φορτίο, με τη βοήθεια του οποίου μετρήθηκε ομαλά το φορτίο του κινητήρα.
Όμως, δεδομένου ότι η δόνηση εξαλείφθηκε εντελώς, αποδείχθηκε αδύνατη στον ίδιο τον κινητήρα, ιδιαίτερα ακριβής επιταχυνσιόμετρο και αντί να εστιάζει τη δέσμη νετρονίων, ένας αισθητήρας λέιζερ ακριβείας στρέφει το "βλέμμα του" μετατόπιση.
Μετά από όλα τα προπαρασκευαστικά μέτρα, οι επιστήμονες μελέτησαν πώς συμπεριφέρεται ο κινητήρας στο ρελαντί, με φορτίο 50%, στη συνέχεια στο 80%, και στο τελικό μελέτησαν την εργασία με φορτίο 100%.
Ως αποτέλεσμα αυτού του πειράματος, οι επιστήμονες έχουν συντάξει τον πιο λεπτομερή χάρτη των εσωτερικών δονήσεων σε έναν κινητήρα που λειτουργεί.
Οι επιστήμονες ήταν ικανοποιημένοι με τα αποτελέσματα του πειράματος και σκοπεύουν να δημιουργήσουν μια νέα κάμερα για να μελετήσουν το έργο σε πραγματικό τρόπο. ήδη μεγαλύτερους κινητήρες, αλλά αυτό θα απαιτήσει την επίλυση τεράστιου αριθμού τεχνικών και λογισμικού ερωτήσεις.
Οι επιστήμονες μοιράστηκαν τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος στις σελίδες του ομότιμου περιοδικού της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).
Αν σας άρεσε το υλικό, αξιολογήστε το άρθρο και μην ξεχάσετε να εγγραφείτε. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!