Nauja variklio galimybė pagreitina pažangius transporto priemonių tyrimus

Nacionalinė „Oak Ridge“ laboratorija sukuria neutronų tyrimo variklį, kad būtų galima įvertinti naujas pažangias transporto priemonių medžiagas ir dizainus, naudojant ORNL „Spallation Neutron Source“ savybes. Paskola Ill il Heman / ORNL, JAV Energetikos departamentas և Pietvakarių tyrimų institutas

Didesnis energijos vartojimo efektyvumas Ieškodami pažangių transporto priemonių, kurių išmetamųjų teršalų kiekis yra labai mažas, Oak Ridge nacionalinės laboratorijos mokslininkai pagreitina tyrimų variklius, suteikdami mokslininkams ir inžinieriams precedento neturintį vaizdą apie degimo variklių atominį lygį realiuoju laiku.

Nauja funkcija yra variklis, sukurtas veikti specialiame neutronų pluošte. Šis neutroninis variklis suteikia unikalią dizaino aplinką, kuri leidžia jums ištirti naujų lydinių, sukurtų aukštos temperatūros, pažangaus vidaus degimo variklių aplinkai, struktūrinius pokyčius realiomis sąlygomis.

ORNL pirmą kartą šią funkciją pristatė 2017 m., Kai mokslininkai sėkmingai įvertino mažą aukštos temperatūros variklio prototipą, pagamintą iš naujo aukštos temperatūros aliuminio-cerio, legiruoto su cilindro galvute. mišinys buvo sukurta laboratorijoje. Eksperimentas buvo pirmasis pasaulyje, išbandžiusį veikiantį variklį, naudojant neutronų difrakciją, naudojant VULCAN neutronų difraktometrą ORNL Energetikos departamento Neutronų šaltinyje arba SNS.

Tyrimų rezultatai paskelbti Nacionalinės mokslų akademijos mokslinis biuletenis, ne tik pademonstravo unikalaus lydinio patvarumą, bet ir įrodė, kad naujų medžiagų, tokių kaip neutronai, analizei naudojami neardomieji metodai.

Variklių prototipų tyrėjai

ORNL tyrėjai Martin Visink (L) և Ke An (R) kartu su kolegomis suprojektavo ir išbandė VULCAN degimo variklio prototipą ORNL Spallation Neutron Source šaltinyje, pademonstruodami naują, neardomąjį gebėjimą analizuoti pažangias medžiagas : automobilius atominiu lygmeniu realiomis sąlygomis. Paskola Genevieve Martin / ORNL JAV energetikos departamentas

Neutronai giliai prasiskverbia net per tankius metalus. Kai neutronai išsklaido atomus materijoje, jie suteikia tyrėjams struktūrinę informaciją iki atominės skalės. Šiuo atveju mokslininkai nustatė, kaip formos veikia darbo sąlygomis, tokiomis kaip didelis karštis, didelis stresas ar įtampa, kad būtų galima nustatyti net mažiausius defektus.

Eksperimento sėkmė paskatino ORNL sukurti tikslinį visos pramonės tyrimų variklį, skirtą naudoti VULCAN. Galimybė pagrįsta dviejų litrų keturių cilindrų automobilio varikliu, kuris buvo modifikuotas važiuoti vienu cilindru, kad būtų išlaikytas pavyzdinis plotas sijos linijoje. Variklio platformą galima pasukti aplink cilindro ašį, kad būtų galima maksimaliai matuoti. Variklis sukurtas neutronų tyrimams, įskaitant fluoro anglies pagrindu pagaminto aušinimo skysčio և naudojimą, kuris pagerina degimo kameros matomumą.

Ši galimybė suteiks tyrėjams eksperimentinių rezultatų, reikalingų greitai ir tiksliai išbandyti naujas medžiagas, kad būtų patobulinti aukštos kokybės variklių konstrukcijos skaičiavimo modeliai.

„Pramonė, nacionalinės laboratorijos ir mokslo institutai visame pasaulyje stebi šilumos perdavimą kietuoju degimu į kietus variklius“, – sakė Martin Visink, ORNL projektų vadovas. “Suprasti ir optimizuoti šį procesą tikrai gali padėti padidinti variklių šiluminį efektyvumą.”

„Tačiau šiuo metu daugumoje šių modelių beveik nėra patvirtinimo vietoje duomenų“, – pridūrė jis. “Tikslas yra visiškai pašalinti įtampą, įtampą ir temperatūrą visame degimo kameros metalinių dalių diapazone.”

Variklis buvo sukurtas pagal ORNL specifikacijas և šiuo metu yra Pietvakarių tyrimų instituto paskutiniame kūrimo etape; pabaiga Tiek NTRC, tiek SNS yra DOE vartotojui pritaikyti mokslo objektai, leidžiantys viso pasaulio tyrėjams naudotis pažangiausiomis šiuolaikinio mokslo priemonėmis.

„SNS VULCAN“ įrankis yra idealus tyrimams, nes jis talpina didesnes struktūras, sako pagrindinis instrumentų mokslininkas Ke Ann. VULCAN skirtas deformacijos, fazės transformacijos, liekamojo įtempio, audinių mikrostruktūros tyrimams. Pasak Ani, jie kuria neutronų variklio platformą su nauja išmetimo sistema ir atlieka kitus remonto darbus, įskaitant naują variklio valdymo sąsają.

„Tai jaudins žmones, duodama rezultatų naudojant didesnį, moderniausią variklį“, – sakė Anne. Neutronų variklis „suteiks dar daugiau galimybių vartotojams, norintiems patvirtinti savo modelius, spręsti tokias problemas kaip stresas, įtampa ir temperatūra“. Tai rodo tiesioginę neutronų vertę produktyviam sektoriui “.

Neutrono variklio matavimai bus taikomi didelio našumo kompiuterių ar HPC modeliams, kuriuos sukūrė mokslininkai, norėdami paspartinti pažangių vidaus degimo variklių pažangą.

Mokslininkai yra suinteresuoti tiksliai numatyti tokius reiškinius kaip šilumos nuostoliai, liepsnos gesinimas ir degalų garavimas cilindruose, ypač šalto variklio užvedimo metu, kai išmetamų teršalų kiekis dažnai būna didžiausias. Tikimasi, kad neutrono variklio duomenys suteiks naują supratimą apie tai, kaip kinta metalinių variklio komponentų temperatūra per visą variklio ciklą.

Gautus aukštos kokybės modelius galima greitai paleisti superkompiuteriais, tokiais kaip greičiausias ir sveikiausias šalies AI kompiuteris „Summit“. Aukščiausiojo lygio susitikimas organizuojamas ORNL kaip „Oak Ridge Leadership Computing Facility“, kuri taip pat yra DOE mokslinė naudotojo įstaiga.

„Mes sujungiame šiuos pagrindinius mokslo pasiekimus programinės įrangos srityje, atliekame matavimus realiuose inžineriniuose įrenginiuose, sistemose“, – sakė Visinkas. “Visiškas variklio komponentų deformacijos և temperatūros matavimas anksčiau nebuvo įmanoma. Šiuos duomenis ji gali turėti kaip patvirtinimą arba kaip ribą HPC modeliams, kuriais galima dalytis su automobilių tyrėjais “.

Neutroninis variklis padidina kitų ORNL nacionalinių laboratorijų galimybes kurti energiją taupančius ir ypač švarius variklius, sako Robertas Wagneris, ORNL Transporto mokslo departamento direktorius.

„Variklio sugebėjimas veikti neutronų pluoštu leidžia mums atlikti precedento neturinčius matavimus realiomis variklio sąlygomis“, – sakė Wagneris. Ši funkcija papildo vienarūšius išteklius, kuriuos nacionalinės laboratorijos skiria degimo variklių efektyvumui ir išmetamųjų teršalų kiekiui tobulinti, pavyzdžiui, „Sandia National Laboratories“ optinių variklių tyrimai և su Argonne nacionalinės laboratorijos pažangiuoju fotonų šaltiniu.

Šių unikalių išteklių galią šiuo metu kompensuoja šešių narių „DOE Vehicle Technology Office“ konsorciumas „Partnership Forward Combustion Engines“, siekdamas išspręsti didžiausius iššūkius.

„Tai, kas mus skiria ORNL, yra esamas mokslo portfelis“, – sakė Wagneris. “Mes naudojame galingiausią pasaulyje neutronų šaltinį, greičiausią superkompiuterį, pasaulinės klasės medžiagų mokslą, atsižvelgdami į savo transporto patirtį, kad galėtume įveikti didelius tvaresnės energetikos ateities iššūkius.

Nuoroda. 2020 m Gruodžio 21 d. Nacionalinės mokslų akademijos mokslinis biuletenis,
DOI: 10.1073 / pnas.2012960117:

Neutroninių variklių tyrimus daugiausia remia DOE Energijos taupymo ir atsinaujinančios energijos biuras (EERE) Transporto priemonių biuras. SNS prieigą teikia DOE mokslo biuras. Aliuminio-cerio lydinio tyrimus rėmė DOE kritinių medžiagų institutas, remiamas lyderiaujančio gamybos biuro DOE EERE, bendradarbiaujant su „Eck Industries“, kuris padėjo sukurti, išbandyti ir licencijuoti medžiagą.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Surasti povandeninį kalną šalia Kalėdų salos kaip Saurono akis

Autoriai: Philas Vandenbossche'as ir Nelsonas Kuna / CSIRO Kaip ir „Žiedų valdovo“ trilogijos Saurono akis, povandeninį vulkaną tyliai atskleidė kelių spindulių sonaras, esantis 3100 metrų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.