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  • Sentant le besoin de vitesse, les neutrons étudient l'écoulement des fluides pour le vol hypersonique

    Les chercheurs de l'UT Zhili Zhang (à gauche) et Cary Smith, en association avec des chercheurs de l'US Air Force, utiliser des neutrons à l'instrument CG-1D de HFIR pour étudier la dynamique d'écoulement des fluides pour des systèmes de carburant potentiellement améliorés dans des véhicules hypersoniques et d'autres applications industrielles liées à la pulvérisation. Crédit :ORNL/Geneviève Martin

    L'un des grands défis de l'ingénierie aérospatiale est le développement de véhicules hypersoniques capables de voyager à ou au-dessus de Mach 5 - environ 4, 000 miles par heure ou plus rapide. Cependant, la combustion de carburant liquide à ces vitesses et conditions atmosphériques n'est pas bien comprise.

    Recherche de solutions au comportement d'écoulement des fluides supersoniques, chercheurs de l'Université du Tennessee-Knoxville, et l'US Air Force utilisent la radiographie neutronique au laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) du ministère de l'Énergie (DOE). L'équipe affirme qu'une meilleure compréhension de la dynamique de pulvérisation conduira à de meilleures conceptions d'injecteurs de carburant pour les industries aéronautique et automobile ainsi que d'autres applications liées à la pulvérisation utilisées dans l'agriculture, produits pharmaceutiques et fabrication.

    « Dans les systèmes hypersoniques, quand tu voles à, dire, 5 mars, vous volez essentiellement comme 1, 000 mètres par seconde, et le carburant doit être pulvérisé dans un flux supersonique, qui a alors moins d'une milliseconde à brûler, " a déclaré le professeur agrégé de l'UT Zhili Zhang. " Nous avons donc besoin d'une buse suffisamment efficace pour le faire; mais, Malheureusement, il n'y a pas de buse standard qui existe."

    En utilisant la ligne de lumière IMAGING CG-1D au réacteur isotopique à haut flux de l'ORNL, les chercheurs ont conçu une expérience utilisant différentes configurations de buses pour étudier les modèles d'écoulement intérieur et extérieur avant et juste après la dispersion de la pulvérisation dans la chambre de combustion.

    Les neutrons sont idéaux pour ce type de recherche car ils peuvent voir à travers presque tous les matériaux de manière non destructive et sont sensibles aux éléments légers tels que l'hydrogène et divers hydrocarbures utilisés dans le carburéacteur. Plus précisement, la radiographie neutronique a permis à l'équipe de regarder à travers les buses métalliques et d'observer les densités de fluide et les comportements des modèles d'écoulement pour déterminer comment le carburant liquide pourrait s'écouler plus efficacement avec des conceptions améliorées.

    « Nous sommes intéressés par le développement d'une capacité d'instrument qui permettra aux gens d'obtenir des données sur ces comportements. À partir de là, nous pourrons en savoir plus sur l'atomisation et la température et d'autres effets liés à l'efficacité de la combustion, " a déclaré Cary Smith, assistant de recherche diplômé de l'UT. " Plus nous pourrons comprendre scientifiquement ces choses, mieux nous pourrons concevoir des buses efficaces pour une meilleure combustion."

    HFIR est une installation utilisateur du DOE Office of Science. UT-Battelle gère ORNL pour le Bureau des sciences du DOE. L'Office of Science est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s'efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque.


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