http://www.bfqmb.cn 2010-11-24 09:57 來源:科技日報
據(jù)美國科學促進會11月22日(北京時間)報道,核磁共振成像(MRI)這種醫(yī)學成像技術如今卻將在提高噴氣發(fā)動機效率方面發(fā)揮重要作用。在近日舉行的美國物理協(xié)會流體動力學部年會上,斯坦福大學機械工程博士科勒奈爾·邁克爾·本森介紹了他們的發(fā)明。
本森稱,利用MRI能在幾個小時內(nèi)收集大量的三維數(shù)據(jù),而傳統(tǒng)方法需要兩年甚至更久才能完成相關檢測。這種技術能大大節(jié)省噴氣發(fā)動機的設計和測試時間,使改良后的發(fā)動機不僅效率提高,還可節(jié)約能源。
作為首批利用MRI技術收集流體數(shù)據(jù)的研究人員之一,本森利用MRI技術來分析渦輪噴氣發(fā)動機中熱燃燒和制冷氣體之間的混合情況,希望以此來優(yōu)化設計,減少制冷劑用量,同時提高發(fā)動機性能和燃燒效率。
本森說,此前分析冷熱混合情況時都依靠熒光染料微?;蛴偷危ㄟ^激光照射使其發(fā)光,然后用高速照相機拍攝它們的位置,再利用計算機分析畫面計算出這些微粒的位置和速度。由于照相機拍攝的照片覆蓋面很小,需要將多張局部小照片拼在一起才能形成一幅完整圖像,而為了達到三維立體視覺效果,還要拍攝更多不同角度圖像,這一過程非常耗時。“有個博士生收集這些數(shù)據(jù)就花了3年時間。”本森說,而用MRI來拍攝同樣數(shù)量的數(shù)據(jù),卻只要4小時到8小時。因為MRI技術本身就是設計用來拍攝三維物體的,它能利用電磁脈沖有組織地震蕩氫分子中的質(zhì)子,當其在磁場中重新排列時迅速測出它們的位置。
研究小組在實驗中使用了水和硫酸銅的混合溶液來成像,硫酸銅不僅成本低,而且也能對電磁脈沖快速作出響應,相比之下,如果利用醫(yī)學上通常使用的流質(zhì)釓作為造影劑,連續(xù)幾個小時的掃描消耗,所需成本過于昂貴。
本森目前仍在分析發(fā)動機扇葉尾緣設計,并已經(jīng)取得了一些進展。“表面制冷效率已經(jīng)提高了10%,這相當于將扇葉的溫度降低了100華氏度(約38攝氏度)到150華氏度(約66攝氏度)。”
編輯圈點
航空發(fā)動機,飛機的心臟。它被稱為制造業(yè)的皇冠,是一個國家科技發(fā)展水平的主要標志。其研發(fā)和生產(chǎn)涉及到空氣動力、材料與工藝、燃燒、傳熱、結(jié)構、控制與測試等多個學科。在設計和制造過程中,一點微不足道的瑕疵往往都會在整體性能和可靠性方面做出“夸張”的表現(xiàn)。斯坦福大學研究人員試圖用核磁共振成像技術提高航空發(fā)動機性能,這項具有“嫁接”性質(zhì)的工作目前雖然只取得階段性進展,但所展現(xiàn)的前景卻叫人“過目不忘”。