科學家制出無煙塵的美麗「藍色火旋風」，比藍色煙花強多了

2020-08-13 澎湃新聞

澎湃新聞記者 虞涵棋

藍色煙花美麗又危險，而美國馬裡蘭大學的科學家們，幾年前在實驗室裡偶然制出了一種「藍色火旋風」，卻安靜又清潔。

8月13日，一篇發表在《科學-進展》（Science Advances）上的論文對這種「藍色火旋風」（Blue Whirl）的構造和動態變化進行了後續解析，發現瑰麗的藍環實際上是由3個結構不同的火焰組成。

火旋風又叫「火怪」，當空氣的溫度和熱能梯度滿足某些條件，火苗形成一個垂直的漩渦，旋風般直刺天空，容易在大城市和山區引發巨大災害。

國際著名爆轟專家、美國工程院院士、馬裡蘭大學教授Elaine S. Oran帶隊進行水上液烴燃料火旋風實驗時，偶然發現了一種小型、無煙塵的藍色火旋風。

在短短幾秒鐘之內，1米高的火旋風自行演化出一系列過渡，隨後，混亂、洶湧的黃色火旋風變成了安靜、片狀的藍色火旋風。

藍色火焰表明溫度更高，因此燃燒更快、更徹底，幾乎無煙塵。相比起來，常規的黃色火焰是沒有充分燃燒的結果。

00:11

在實驗中，研究人員注意到藍色火旋風穩定下來後，有時候會突然「跳躍」一下，此時，中間就會出現一個黃色的氣泡狀結構。這令瑰麗藍環中間複雜的氣流結構變得更令人著迷。

儘管此後的進一步研究繪製了藍色火旋風的溫度圖，分析其穩定下來的機制，但火焰構造和演化成因懸而未解。

在此次發表的新論文中，Elaine S. Oran團隊為模擬藍渦旋如何出現，研究人員將描述粘性流體物質移動的 3D、時變方程與燃料轉換和化學能釋放模型進行耦合。他們首先模擬實驗條件，接著在計算過程中對物理參數（諸如燃料和空氣的規格和速度）進行微調，直至藍色火旋風出現。

結果顯示，這幽幽藍火有 3 種結構不同的火焰組分：彌散焰（燃料和助燃物在燃燒前是分開的）、預混合富焰（有過量燃料）和貧焰（有過量空氣）。三者共同盤旋成為一個離奇的藍環。

有了這些關於內在結構與發生條件的信息，科學家們未來或許能夠跳過危險的傳統火旋風階段，直接製成神奇的藍色火旋風，並將其安全擴放到更大的規模。

論文團隊寫道：「只有了解它的結構，我們才能制伏、縮放及隨心所欲地創建它。」

畢竟，這種神奇火焰燃燒高效、低排放，具有令人憧憬的應用潛力。例如，如果安全可控，它可以快速又環保地處理海上漏油事故。

論文結尾給藍色火旋風提出了展望性的問題：它是否能無圍欄燃燒？可否多個渦旋一起工作？它可以做推進裝置嗎？「任何能高效、清潔地燒掉液態烴的東西都很誘人。

責任編輯：李躍群

校對：丁曉

相關焦點

  • 神秘的藍色煙花,有多難生產?
    加入含銅化合物，就可以讓煙花呈現藍色。 不過，藍色煙花的確是煙花行業的聖杯，色澤純正的藍色煙花不僅好看，而且少見。 1 為什麼煙花有顏色？藍色煙花為什麼難製造？
  • 煙花啥時候發明的,煙花沒有藍色嗎
    《三十而已》這部劇中不斷地提到藍色煙花，於是大家就很好奇，難道煙花沒有藍色嗎？現實中真的沒有藍色煙花嗎？煙花啥時候發明的，這麼好看的東西是什麼時候出現的呢？明清時代，我國爆竹煙花已經很盛行，每逢婚喪喜慶或逢年過節，人們都要燃放爆竹煙花來祭神祭祖，表示慶賀，求神靈祖先保佑全家順利，萬事如意。煙花其實和爆竹的結構類似，其結構都包含黑火藥和藥引。為了達到好的表演效果，焰火和禮花彈中填充了大量用於發射以及爆炸的火藥。
  • 為什麼藍色煙花很稀少 是因為這個原因
    如果你要去看煙火表演，你可能會注意到明顯缺少藍色煙火——事實證明這是有科學依據的。煙花的顏色是由添加到可燃混合物中的各種元素產生的。例如，當鍶被添加到混合物中時，產生的煙花會是紅色的，而添加鋇會產生綠色的煙花。然而，並非所有顏色的煙花都同樣容易製作，2010年的一項研究證實藍色是最難變的顏色。
  • 《美麗的藍色天空》獨角龍-協助拍攝
    美麗的藍色天空【第1幅圖】此作品由湖南攝影愛好者屈先生在著名的衡陽地區拍攝美麗的藍色天空【第2幅圖】此作品由河南攝影愛好者封先生在著名的德州地區拍攝美麗的藍色天空【第3幅圖】此作品由山東攝影愛好者居先生在著名的廣東地區拍攝
  • 這種美麗的藍色,是科學家在實驗室中無意發明的
    7 年前，美國俄勒岡州大學的科學家在實驗室無意製作出了一種明亮的藍色。這個月，這種被命名為「YInMn」的新顏料能夠在市面上買到了。新顏料拗口的名字來自於它的成分，即由釔（yttrium）、銦（indium）和錳（manganese）三種元素組成。
  • 大量藍色水母擱淺劇毒無比 十億隻「藍色水母」形成一道藍色風景線
    美國大量藍色水母擱淺，藍藍的一片規模罕見十分壯觀，據悉大約有十億隻水母擱淺在海灘上，水母本是在海水裡生活的，究竟是什麼原因令這些水母擱淺在岸上呢?離開了水它們還能繼續生活嗎?近幾周，美國西海岸海灘突然湧上了大約十億隻「藍色水母」，它們密密地擁擠在一起，形成了一道藍色風景線。
  • 藍色海洋傳說
    空曠綿長的海岸線，海霧縈繞在灰藍色的天空，海浪拍擊著礁石，站在遠山上，風間若有似無的一點海鹽的清鹹……
  • 藍色鮮花知多少?30種藍色鮮花(附圖)
    藍色是花卉最稀有的顏色之一，可以為您的花瓶或花束添加冷色調。藍色從淺到深，直至接近於紫色。藍色意味著平靜和放鬆，適合和黃色、橙色搭配。耬鬥菜----名字聽上去像是一種蔬菜，但是開起花來就特別的美麗，別稱貓爪花，象徵著頑強和堅持。海冬青----一種生命動能極其強大的鹽生植物，這種植物會綻放帶毛邊的藍色花朵，可以製作出非常漂亮的乾花。
  • 動漫發色:想要關愛他人的白色,象徵愛情的藍色,美麗強大的金色
    她是Fate系列裡面的角色，人物設定是傳說中的亞瑟王，她的戰鬥力非常強，傳承聖劍Excalibur。她象徵著美麗而且非常強大，Saber的特點就是呆毛，她有著一根出眾的呆毛，這呆毛是誰也不能碰，它象徵著權利。還有金髮的薇爾莉特，薇爾莉特也是一位美麗而強大的動漫人物，薇爾莉特可以赤手空拳一個人撩倒幾個持槍的大漢。她不明白愛到底是什麼感覺。藍色：象徵著廣闊的愛情。
  • 大風藍色預警信號_大風藍色預警信號是什麼意思-天氣網氣象百科
    4.南寧發布大風藍色預警信號 2007年4月2日，南寧市民過得有點忐忑，前一天午夜，許多人通過手機收到了大風藍色預警信號。大家不大清楚，「藍色」信號到底代表多強的風，最大的風將在何時何地出現，會對生活產生什麼影響。實際上，這也是南寧市自2005年7月開始實行預警信號以來，發布的第一個大風預警。
  • 藍色的亞麻花
    鬚根系長，莖比較光滑，葉互生，條形或披針形長1.5~2.0 釐米，具1 脈 ，無葉柄， 聚傘花序頂生， 花梗纖細 ，花瓣 5枚;花冠與瓣藍色或淺藍色，清晨開放，下午凋謝，果實為碩果 藍亞麻每年 4月初開始生長，11 月初枝葉枯萎，花期 5~7月，陸續開放，果熟期因區域而異。
  • 藍色玫瑰
    612星球上面的玫瑰並不是獨一無二的，但如果它是藍色的，小王子會怎麼樣？（二）我從小就住在海邊，沒有自給自足，也沒有故事，窄窄的海面，讓我覺得這是江，不是海。除了上學，我每天的消遣便是在家門口的爛石頭上用小石子塗塗畫畫。小時候，石頭很高很大，我踮起腳都摸不到它們的腰。那時候我總按照童話書裡面的故事去刻、去畫。
  • 人工染出「藍色妖姬」
    人工染出「藍色妖姬」 今天上午，廣州市市政園林局副總工程師、園林規劃專家李敏博士解密：世界上不存在天然的藍色玫瑰，這些都是後天染色的「人工品」。　　世上沒有藍色玫瑰　　這幾天，一種從未見過的藍色玫瑰———「藍色妖姬」，成為廣州情侶們表達愛意的新寵。昨天下午，雖然「2·14」西方情人節已過，但在廣州解放中路的花檔內，「藍色妖姬」仍然要賣到60元一枝。
  • 藍色眼淚滴碎的漫天雪花
    如果可以，我不願一個人醒來。慢慢長堤，一路踏雪而行。經年未央，我願在原地等你。 ——題記 不知道多少次了，就這樣一個人在陌生的地方，坐著、想著、念著......我怕這樣的孤獨和無助，但我已經習慣了這樣的心靜獨處。就像耳畔時常飄進的這首老歌，藍色的眼淚，唱盡魂牽夢繞的哀婉，卻道不盡心如止水的痴戀。
  • 湖藍色是什麼顏色 湖藍色適合多大年齡穿 湖藍色搭配什麼顏色
    湖藍色是什麼顏色 湖藍色適合多大年齡穿 湖藍色搭配什麼顏色 2020-02-18 11:36:04 來源：全球紡織網 湖藍色是什麼顏色？
  • 《花語花願館》:藍色妖姬花語是孤獨的守護者?
    接著珊瑚瓔珞有禮貌說道「歡迎來到花語花願館，請問有什麼需要」 「我找風逸曦」沈玖縭走了進來手中拿著十分美麗的盛開的藍色玫瑰花，一瞬間夜冥墨看見藍色玫瑰花愣住了有些失神「沒有想到她竟然在這裡。」我是藍瑰」 風逸曦看見這個情景並沒有吃驚他早就知道藍色玫瑰當中有可能就是花願靈女，只是他現凝心看見這個情景更不好吃，反而有些心事重重樣子。 珊瑚瓔珞吃驚道「夜冥墨她不就是前幾個月失蹤的藍色妖姬嗎？」
  • 廣州又一個拍花聖地,竟然是藍色的,超夢幻浪漫!
    傳說國外的藍花楹如夢如幻，天上人間成為了迷妹們憧憬的夢幻地但其實，這麼美麗的景象
  • 藍色妖姬花商全方位解讀,揭開藍色妖姬的神秘面紗!
    1、你是我最深的愛戀,希望你能將我們這段美麗的愛情故事永遠銘記!它象徵著愛情的永恆，表達著對美好生活的嚮往。2、稀世珍愛。3、奇蹟與不可能實現的事。8、藍色妖姬也代表著知己。雖然藍色帶有一絲絲淡淡的憂傷，但它也代表了敦厚善良。藍色妖姬可以讓我們聯想到天空，那麼的寬闊無邊，那樣的海納百川，你可以對它吐露你的一切，它總會回報你溫暖的陽光，讓你滿懷信心地大步前行。4、藍色妖姬適合送幾支？
  • 藍色牛仔褲配紅色短袖t,今年夏季這樣穿美麗動人!
    雖然說夏季時髦的穿搭有N種，但今天我要和大家分享的是藍色牛仔褲配紅色短袖t的穿搭，今年夏季這樣穿美麗動人！搭配1、紅色可是今年的流行色，這款紅色短袖t，簡約又大氣，比較百搭的款，V領設計，微露鎖骨，甚是性感，而且還能輕鬆拉長脖子線條，版型有些寬鬆，穿上就是很休閒舒適，搭配一條藍色牛仔短褲，藍色+紅色的組合很清新養眼呢，褲子是高腰設計的，加上有些寬鬆的褲型，顯瘦又顯高。
  • 美麗科幻的藍色大理石洞穴，宛如神秘莫測的外星世界
    於是越來越多的遊客們對洞穴探險有了興趣，洞穴對於人類來說是一個十分神秘而未知的存在，因為不進去，永遠都不知道在洞裡面到底藏著怎樣的奧秘。洞穴位於智利的卡雷拉湖，這座湖泊稱為地球上的最後一滴眼淚，藍色的冰川水像鑲嵌在地球上的一顆巨大的藍寶石，而湖中的大理石洞穴，是世間最絕美的存在，洞穴像一張蜘蛛網，洞穴中百孔奇出，每個孔中都藏著奇蹟，洞穴中的湖水和外界是不同的。