Team udvikler en ny metode til at undersøge, hvad der sker inde i brande og eksplosioner

Indersiden af ​​en brand kan være det sidste sted, man ville udforske, men en ny University of Central Florida -metode til at gøre netop det kan føre til fremskridt i bekæmpelse af brande, skabe renere motorer og endda rumrejser.

Lektor Subith Vasu og doktorand Zachary Loparo i UCF's Institut for Mekanisk og Rumfartsteknik og Center for Avanceret Turbomachinery og Energiforskning, udviklet teknikken. Deres resultater er rapporteret i en ny undersøgelse i tidsskriftet Optik bogstaver .

Forskere skal vide, hvad der foregår i en brand eller eksplosion for bedre at forstå, hvordan man kan øge eller reducere dets forbrændingspotentiale samt analysere de involverede molekyler og deres roller i reaktionen.

Imidlertid, indersiden af ​​ilden er ikke det letteste sted at opnå målinger.

"Du har denne høje temperatur, temmelig kompromisløst miljø, "Vasu sagde." For at vide, hvad der foregår indeni, kan du ikke sende som en sonde ind i den, fordi den bare vil smelte. Så, du skal finde på måder at se ind og måle, for eksempel, temperaturen og den nøjagtige koncentration af molekyler, der brænder. "

Branden kan få molekyler til at ændre sig med hastigheder så hurtigt som en milliontedel af et sekund, og kendskab til disse detaljer er vigtigt i designet af bedre motorer og teknikker til at drive alt fra en bil til et raketskib, Sagde Vasu.

For eksempel, forskere kan bruge oplysningerne til at designe mere effektive motorer, der driver, men minimer den nødvendige mængde brændstof. Hvis brændstofbelastninger, der kræves for at bryde igennem Jordens tyngdekraft, kunne reduceres på rumfartøjer f.eks. det kunne hjælpe folk med at komme til Mars og videre før, Sagde Vasu.

At lære mere om, hvordan brændstof forbrænder i en motor, kan også hjælpe forskere med at udvikle strategier til at reducere deres giftige emissioner, hvilket ville hjælpe med luftkvaliteten, Sagde Vasu.

En anden applikation er til bekæmpelse af brande, herunder brande. Teknikken kan give forskere større forståelse for, hvordan brandhæmmere virker, når de anvendes, og dermed sætte dem i stand til at designe forbindelser, der er bedst egnet til at slukke forskellige typer flammer.

Den samme tilgang kan også bruges til at maksimere eksplosionspotentialet i en forbindelse ved at sikre, at brande bliver varme nok til fuldstændigt at ødelægge en potentiel trussel, såsom kemiske våben.

Forskere kan også bruge den indsigt, som metoden får til at forbedre eksisterende modeller for forbrændingsreaktioner.

Teknikken fungerer ved at bruge en laser til at analysere reaktionen. En laser er et skud gennem en brand eller eksplosion og fanges på den anden side ved hjælp af en detektor. Når laseren passerer gennem en forbrændingsreaktion, mister den en del af sin kraft, når den bevæger sig gennem ildens varme og støder på forskellige molekyler, der er involveret i forbrændingen, såsom kulilte.

Ved at vide, hvor meget af effekten, der falder, forskere kan beregne temperatur samt koncentrationer af forskellige molekyler.

Laseren scanner forbrændingen i mikrosekunder og karakteriserer den skiftende temperatur og molekylære fordeling af miljøet inden for mikrosekunder.

Tidligere teknikker har krævet flere lasere for at karakterisere det ekstreme miljø. Denne teknik er ny, idet den bruger en laser, et fremskridt, der er muliggjort ved hjælp af en akustisk-optisk moduleret kvantekaskadelaser.

Den akustisk-optiske modulator muliggør målinger så hurtigt, at den ene laser kan udføre flere lasers arbejde på en brøkdel af tiden.

Forskerne udviklede og testede deres teknik ved hjælp af et stødrør, der bruger små mængder brændstof til at producere mikroeksplosioner.

Loparo, der hjalp med at lede forskningen, sagde meget planlægning gik i at udvikle teknikken, før den blev testet i stødrøret.

"Jeg er virkelig tilfreds med resultaterne, "Loparo sagde." Vi lavede en masse modellering på forhånd for at forudsige, hvad vi skulle se, og det passede ret godt med hvad disse modeller sagde. Resultaterne var meget gode. "

Laseren, der blev brugt i forskningen, blev designet af Arkadiy Lyakh, en medforfatter af undersøgelsen, der er adjunkt i UCF's College of Optics and Photonics og også er en del af UCF's NanoScience Technology Center.