研究气泡可以提高生物燃料发动机的效率

发布时间：2024-06-18 16:26:30 栏目：精选百科

导读 通过研究一滴生物柴油中气泡的形成方式，哥德堡大学的研究人员可以帮助未来的发动机从燃料中获取最多的能量。在内燃机中，燃料以小液滴的形...

通过研究一滴生物柴油中气泡的形成方式，哥德堡大学的研究人员可以帮助未来的发动机从燃料中获取最多的能量。



在内燃机中，燃料以小液滴的形式分布在喷射阀中，以最大限度地实现燃烧。

在发动机中，燃料液滴被加压变成气体并燃烧。当气体形成时，液滴内部会形成气泡，哥德堡大学的研究人员利用飞秒激光研究的正是这些气泡。

减少排放

“气泡对发动机中生物柴油的雾化有显著影响。因此，我们的研究对于解决生物柴油发动机效率的基本问题非常重要，”与 Dag Hanstorp 教授一起领导哥德堡大学这项研究的 Yogeshwar Nath Mishra 博士说。

研究人员正在努力了解燃油液滴中气泡的形成方式和时间。从长远来看，这些知识将有助于开发出一种更高效的发动机，这种发动机比现在燃烧更多的燃料，从而减少对环境有害的排放。

“生物柴油研究对于我们从化石燃料向应对气候变化的转变至关重要。在发动机中，起泡会影响燃料燃烧，并导致形成较大的液滴，这些液滴不会完全蒸发和燃烧，从而导致排放量增加，”Yogeshwar Nath Mishra 博士说。

液滴通过声学悬浮

由于发动机喷射阀的结构，金属阀体内的通道很窄，因此研究其气泡形成过程非常困难。但借助最新技术，物理学家可以在实验室中开展一项实验，研究一滴毫米大小的生物柴油中的气泡形成过程。首先，利用驻波将燃油液滴悬浮，即困在空气中。

“然后，我们用飞秒激光为液滴注入能量，飞秒激光将光能聚焦在液滴内部的一点，持续时间很短，只有 100 飞秒，即 10-13 秒。这样就会形成气泡，然后使用高速摄像机研究气泡的数量、生长和精细分布，”哥德堡大学物理学教授 Dag Hanstorp 解释道。

许多应用

该研究结果发表在《自然科学报告》上，为气泡形成现象提供了重要的见解，不仅有助于开发更高效的燃料和内燃机。

“气泡的形成对化学工程等行业(例如碳酸饮料)、超声波成像、传热沸腾过程以及水体气体释放和云形成等过程都很重要。但我们取得的成果只是基础研究。在投入使用之前，还有许多开发工作要做，”Dag Hanstorp 说道。