比龍捲風暴烈度強太多,懸浮漩渦火焰燃燒的秘密被科學家揭露!

2020-12-06 化學者

比龍捲風暴烈度強太多,懸浮漩渦火焰燃燒的秘密被科學家揭露!如果可以擴大規模,藍色渦流可以提供無油煙的方式來燃燒漏油,來處理一些環境突發事件。

龍捲風危害

研究人員已經揭示了燃燒的燃料如何形成藍色漩渦,這是一種幽靈般的環形火焰,與常規的火漩渦不同,它幾乎不會產生聲音或菸灰。這項工作有可能使溢油中的混合碳氫化合物更有效地燃燒。

懸浮火焰動圖

當烈火從火中升起時,會產生旋風,形成漩渦狀的漩渦,從周圍吸入氧氣和易燃物質,形成高溫火焰羽流,可到達空氣中幾千米。 美國馬裡蘭大學的航空工程師約瑟夫·鍾(Joseph Chung)解釋說:「它們的吸力比普通大火強得多,燃燒率也高得多,所有這些導致的危險性要大得多 。」 1923年日本關東大地震引發的大火漩渦在15分鐘內殺死了38,000人。

發動機渦流

2016年,由伊萊恩·奧蘭(Elaine Oran)領導的馬裡蘭大學研究人員調查了旋轉渦流的高燃燒效率是否對清除經常點燃的溢油有用。在實驗室研究水上的火渦時,他們發現湍流,嘈雜的火渦可以自發地轉變為藍紫色火炬狀的光環,徘徊在水面之上。

具體實驗過程是,他們向裝滿水的儲罐中添加了燃料,該儲罐被封閉在一個產生渦流的空間中。他們描述了一場起初像龍捲風的大火,但隨後不久,轉變為他們所稱的藍色旋轉火焰。他們當時注意到,它的顏色表明它可能非常有效,燃燒燃料時不會產生菸灰,這一特性可能對清理漏油很有幫助。從那以後,其他人開始研究獨特的火焰類型,但是沒有人試圖了解它的結構。在這項新的工作中,研究人員仔細觀察了火焰,發現實際上是三種類型的火焰融合在一起。

馬裡蘭大學

馬裡蘭大學研究人員小組在《科學進展》雜誌上發表的論文中描述了使用計算機模擬來確定獨特類型火焰的結構。

論文披露,為了進一步了解藍色旋轉火焰的性質,研究人員使用已知的條件創建了計算機模擬。然後,他們慢慢調整參數,直到能夠虛擬產生火焰為止。他們發現,火焰實際上是三種已知火焰合併的結果:外層火焰不可見(當混合氣體中的燃料少於氧氣時發生);另外兩種內部火焰類型可見,其中較高的燃料比率更常見。

懸浮火焰結構

研究人員建議,知道藍色旋轉的火焰是由其他類型的火焰組成的,則可以在更可控的情況下創建它們。並且應該可以跳過龍捲風狀的階段,這是一件好事,他們指出,因為正如近年來在頻發的野火那樣,這種火焰很危險。

他們還建議,由於效率高,此類火焰可用於更清潔的燃燒過程。

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