Os cientistas analisaram um motor de combustão interna funcionando usando um acelerador de nêutrons

Cientistas dos Estados Unidos criaram e, o mais importante, implementaram na prática uma maneira de estudar um motor de combustão interna funcionando literalmente no nível atômico. Para fazer isso, eles usaram uma fonte de nêutrons poderosa e um motor a gasolina especialmente preparado a partir de um gerador.

Um motor de combustão interna bem conhecido e ao mesmo tempo desconhecido

Os ICEs (motores de combustão interna) possuem uma história bastante rica e, ao longo de sua história de quase um século, eles mudaram muito. Mas, apesar da experiência acumulada, desenvolver um motor no século 21 é uma grande dor de cabeça para um engenheiro.

O fato é que as peças do motor estão sujeitas a todos os tipos de carga possíveis (compressão, tensão, vibração, etc.) durante a operação. Portanto, a temperatura no motor de combustão interna pode atingir valores bastante altos de 2200 graus Celsius, e a pressão pode "pular" até 25 atmosferas a uma velocidade de até 500 atmosferas por segundo.

Talvez seja difícil encontrar um exemplo mais acessível para a realização de experimentos em ciência dos materiais, e os engenheiros do Oak Ridge National Laboratory (ORNL) decidiram usá-lo.

Os engenheiros desenvolveram uma metodologia para estudar as tensões internas das peças internas diretamente durante a operação.

Afinal, antes disso, os engenheiros não tinham a oportunidade de analisar o funcionamento da unidade em tempo real. Na maioria dos casos, o método de fazer leituras-chave foi usado e, em seguida, modelagem adicional dos processos em um modelo de computador especial.

Novo experimento e seus resultados

Os cientistas em seu experimento decidiram usar a Spallation Neutron Source (SNS), que é uma das mais poderosas em o mundo das fontes de nêutrons, que permite, literalmente, iluminar praticamente qualquer material sem danificar deles.

E fixando a deflexão do feixe de nêutrons diretamente dentro do objeto em estudo, é possível estudar a estrutura do material em nível atômico.

Para os experimentos, foi escolhido um motor de um gerador a gasolina Honda EU3000 e, para matar dois coelhos com uma cajadada só, decidiu-se verificar não é um motor padrão em operação, mas sua versão modernizada, em que a cabeça do cilindro é fundida em alumínio com adição de cério e magnésio.

Além disso, para colocar o motor em uma câmara especial, eles se livraram de tudo que fosse supérfluo, e para minimizar a vibração natural, Eles foram rigidamente fixados em uma estrutura especial, e um gerador elétrico foi usado como carga, com a ajuda do qual a carga do motor foi medida suavemente.

Mas, uma vez que a vibração foi completamente eliminada, tornou-se impossível no próprio motor, um particularmente preciso acelerômetro, e em vez de focar o feixe de nêutrons, um sensor de laser de precisão direcionou "seu olhar" deslocamento.

Depois de todas as medidas preparatórias, os cientistas estudaram como se comporta o motor em marcha lenta, com carga de 50%, depois a 80%, e no final estudaram o trabalho com carga de 100%.

Como resultado desse experimento, os cientistas compilaram o mapa mais detalhado das vibrações internas de um motor em funcionamento.

Os cientistas ficaram satisfeitos com os resultados do experimento e planejam criar uma nova câmera para estudar o trabalho em modo real. motores já maiores, mas isso exigirá a resolução de um grande número de processos técnicos e de software questões.

Os cientistas compartilharam os resultados desse experimento nas páginas do jornal revisado por pares da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos (PNAS).

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