Wetenschappers keken naar een werkende verbrandingsmotor met behulp van een neutronenversneller

Wetenschappers uit de Verenigde Staten hebben een manier bedacht en vooral geïmplementeerd in de praktijk om een ​​werkende verbrandingsmotor letterlijk op atomair niveau te bestuderen. Hiervoor gebruikten ze een krachtige neutronenbron en een speciaal geprepareerde benzinemotor van een generator.

Een bekende maar onbekende verbrandingsmotor

ICE's (Internal Combustion Engines) hebben een vrij rijke geschiedenis, en in hun bijna eeuwenoude geschiedenis zijn ze veel veranderd. Maar ondanks de opgedane ervaring is de motorontwikkeling in de 21e eeuw een hele hoop hoofdpijn voor een ingenieur.

Het punt is dat motoronderdelen tijdens bedrijf aan alle mogelijke soorten belasting worden blootgesteld (compressie, spanning, trillingen, enz.). De temperatuur in de verbrandingsmotor kan dus vrij hoge waarden bereiken van 2200 graden Celsius, en de druk kan tot 25 atmosfeer "springen" met een snelheid tot 500 atmosfeer per seconde.

Misschien is het moeilijk om een ​​toegankelijker voorbeeld te vinden voor het uitvoeren van experimenten in de materiaalkunde, en ingenieurs van Oak Ridge National Laboratory (ORNL) besloten het te gebruiken.

Ingenieurs hebben een methodologie ontwikkeld om de interne spanningen van interne onderdelen direct tijdens het gebruik te bestuderen.

Voordien hadden de ingenieurs immers niet de mogelijkheid om de werking van de eenheid in realtime te analyseren. In de meeste gevallen werd de methode gebruikt om belangrijke metingen te doen en vervolgens de processen verder te modelleren op een speciaal computermodel.

Nieuw experiment en de resultaten

Wetenschappers besloten in hun experiment om Spallation Neutron Source (SNS) te gebruiken, een van de krachtigste in de wereld van neutronenbronnen, die het letterlijk mogelijk maakt om praktisch alle materialen te verlichten zonder te beschadigen hun.

En door de afbuiging van de neutronenbundel direct in het te bestuderen object te fixeren, is het mogelijk om de structuur van het materiaal op atomair niveau te bestuderen.

Voor experimenten werd gekozen voor een motor van een Honda EU3000 benzinegenerator, en om twee vliegen in één klap te slaan, werd besloten om na te gaan het is geen standaardmotor in bedrijf, maar een gemoderniseerde versie, waarbij de cilinderkop is gegoten uit aluminium met toevoeging van cerium en magnesium.

Om de motor in een speciale kamer te plaatsen, hebben ze bovendien al het overbodige verwijderd en om natuurlijke trillingen te minimaliseren, Ze waren stevig bevestigd op een speciaal frame en een elektrische generator werd als last gebruikt, met behulp waarvan de motorbelasting soepel werd gemeten.

Maar aangezien de trilling volledig was geëlimineerd, bleek het op de motor zelf onmogelijk te zijn, een bijzonder nauwkeurige versnellingsmeter, en in plaats van de neutronenbundel te focussen, richtte een nauwkeurige lasersensor 'zijn blik' verplaatsing.

Na alle voorbereidende maatregelen bestudeerden de wetenschappers hoe de motor zich gedraagt ​​bij stationair draaien, met een belasting van 50% en vervolgens bij 80%, en in de finale bestudeerden ze het werk bij 100% belasting.

Als resultaat van dit experiment hebben wetenschappers de meest gedetailleerde kaart samengesteld van interne trillingen in een draaiende motor.

De wetenschappers waren tevreden met de resultaten van het experiment en ze zijn van plan een nieuwe camera te maken om het werk in de echte modus te bestuderen. al grotere engines, maar hiervoor is een groot aantal technische en software oplossingen nodig vragen.

Wetenschappers deelden de resultaten van dit experiment op de pagina's van het peer-reviewed tijdschrift van de Amerikaanse National Academy of Sciences (PNAS).

Als je het materiaal leuk vond, beoordeel dan het artikel en vergeet niet je te abonneren. Dank u voor uw aandacht!