Hé lộ tương tác giữa tia phun nhiên liệu siêu âm và sóng va chạm của nó
Các sóng va chạm là một hiện tượng được thử nghiệm dễ dàng ở quy mô lớn, nhưng các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng, Mỹ và các cộng sự ở trường Đại học Bang Wayne và Cornell vừa có một bước đột phá trong việc hé lộ tương tác giữa các sóng va chạm được tạo ra bởi các tia phun nhiên liệu siêu âm áp lực cao.
Các sóng va chạm là một hiện tượng được thử nghiệm dễ dàng ở quy mô lớn, nhưng các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng, Mỹ và các cộng sự ở trường Đại học Bang Wayne và Cornell vừa có một bước đột phá trong việc hé lộ tương tác giữa các sóng va chạm được tạo ra bởi các tia phun nhiên liệu siêu âm áp lực cao.
Trước đây, các sóng va chạm đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng các phương pháp như các tác động rắn và các máy tạo va chạm, nhưng các tia phun chất lỏng áp lực cao được tạo ra bởi các vòi có kích cỡ micromet cũng có thể đạt được tốc độ siêu âm.
Nhóm nghiên cứu cho biết, các sóng va chạm diễn ra trong tự nhiên và đã được nghiên cứu trong nhiều năm, nhưng rất khó kiểm tra cấu trúc bên trong của các sóng va chạm do các tia phun nhiên liệu áp lực cao tạo ra. Nhóm đã sử dụng các tia X cường độ cao có thể thâm nhập vào tia phun chắn sáng thông thường cho phép các nhà nghiên cứu nhận thấy cấu trúc bên trong của tia phun và môi trường thể khí xung quanh tia phun, nơi các sóng va chạm được tạo ra.
Các nhà nghiên cứu giải thích, do bản chất chắn sáng của tia phun siêu âm nên các nhà khoa học không thể xem xét cấu trúc bên trong của những tia này và làm hạn chế quá trình cải thiện các công nghệ phun tia tốc độ cao áp lực cao, vốn rất cần thiết cho nhiều ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng, ví dụ như đốt cháy nhiên liệu ở các cỗ máy, phun sơn và phun công nghiệp. Sử dụng các tia X cường độ cao được tạo ra bởi Nguồn Photon Tiên tiến và Nguồn Synchroton Năng lượng cao Cornell ở Trường Đại học Cornell, nhóm nghiên cứu đã có thể xem xét sự tương tác giữa các sóng va chạm với các tia chất lỏng với độ phân giải thời gian lên tới một phần triệu giây. Các nhà khoa học cũng phát triển được một mô hình mô phỏng các động lực học chất lưu phức tạp để hiểu được một quá trình quan sát thử nghiệm ví dụ như của một biến cố động học.
Trong trường hợp các tia phun nhiên liệu của một động cơ đốt trong, một sự tương tác ngắn ngủi có thể tác động tới sự phá huỷ nhiên liệu và vì vậy tới hiệu suất đốt và phát thải. Các nhà nghiên cứu đã mô tả định tính các hành vi động lực của các sóng va chạm và cho thấy phương pháp kết hợp giữa thử nghiệm và máy tính có thể áp dụng lên các động lực học chất lưu của rất nhiều hệ thống khác bao gồm phun vi bọt do sóng va chạm gây ra và các luồng sủi bóng.
Theo Newswise
Vista