高速X射线成像表明，空化现象通过增强燃料雾化显著提高了发动机中燃料喷射的效率。这一发现为设计更高效的发动机、在我们转向替代能源时优化燃料使用提供了潜力。
空化是液体在快速加速下形成的蒸汽泡，它可能会损坏船舶螺旋桨等设备。它对微观设备的影响在很大程度上仍然未知。在这项研究中，科学家们捕捉到了微尺度空化燃料喷射的高速图像，揭示了汽车发动机中典型的高压燃油喷射器以音速喷射液体的运动。
分析表明，在一定压力和温度范围内，以前不可见的流动动力学受到空化的影响，显著提高了燃油喷射过程的能量转换效率。
X射线成像揭开燃油喷射效率的秘密
利用X射线成像技术，研究人员探索了空化在提高燃油喷射性能方面的作用。研究结果表明，这些蒸汽泡可以用来提高能量转换效率，特别是当燃料直接注入发动机气缸时，这种方法可以提高燃烧效率。
这些见解将指导更高效内燃机的开发，从而在我们向替代能源过渡的过程中改善石油燃料的使用。
先进光子源加强流体动力学研究
由于液体燃料的流动是高度瞬态和光学不透明的，因此很难研究液体燃料的喷雾动力学。由独特的超导螺旋波动器（SCHU）传输的超强X射线束，为可视化快速液体燃料动力学提供了理想的工具。SCHU位于先进光子源，这是由阿贡国家实验室运营的能源部（DOE）科学办公室用户设施。
研究小组证明，SCHU光源能够以每秒65000帧的速度实现高速成像，曝光时间短至1000亿分之一秒，空间分辨率为1微米。前所未有的时空分辨率是由SCHU器件独特的辐射特性实现的。
通过高速成像实现流体动力学的突破
在高度定量分析的帮助下，这些图像揭示了详细的流体动力学，不仅对流体动力学参数（如注射压力）敏感，而且还与流体温度（一个重要但经常被忽视的热力学参数）相互作用。
科学家们首次发现，在扩大的压力和温度范围内，与流体速度相关的流动动力学可以用一个无量纲参数 —— 空化数 —— 来完美地缩放。研究人员发现，高压和高温下的空化可以促进液体射流达到理想值的90%，显著提高现代发动机雾化过程中的能量转换。
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