蓝色漩涡火焰之谜
2021-12-06
科学之谜 2021年9期
2003年,一道闪电击中了美国肯塔基州乡村的一座酒窖,烧毁了近300万升威士忌酒(一种烈酒)。其中一些酒泄漏到附近的一条小溪,引发了一场大规模的火灾龙卷风。
科学家从航空录像中发现,此次火灾产生的烟尘甚少。他们想知道为什么,为此他们在燃烧室用液体燃料正庚烷进行实物模拟。结果,他们发现了另一件奇怪的事情。
燃料点燃之后,起初形成一团混乱的大火。但随着冷空气的吹入,出乎意料地,大火竟然“坍缩”成了一个平静燃烧的蓝色漩涡火焰。整个火焰像陀螺一样呈倒立的圆锥体,锥顶在不停移动,火焰则仅沿着圆锥体漏斗形边缘燃烧,形成一个明亮的蓝色环形。这个环形边缘也并非一成不变的圆,而是时刻在波动,总体上看,与牛仔帽的帽沿有几分相似。
这么奇妙的火焰是怎么形成的?
随后,科学家用超级计算机进行模拟。他们通过在模型中逐步调整燃料与空气的比例等参数,最终再现了蓝色漩涡火焰,并揭示出其内部结构。
他们发现,蓝色漩涡火焰是三种火焰合并的结果。其中包括一个看不见的外部火焰和两个可见的内部火焰,外部火焰中氧气比例比燃料高,而在内部火焰中,则反过来。
蓝色漩涡火焰除了其舞动的蓝精灵一般的外形,更重要的是,它燃烧非常充分。我们平常看到的火焰,分内焰和外焰,因为内焰无法充分接触外面的空气,往往燃烧不充分,会冒烟,烟里含有大量炭颗粒。而在蓝色漩涡火焰中,虽然也分内焰和外焰,但气流卷进漩涡,外面的空气可以直达内焰,让内焰也能充分燃烧,所以蓝色漩涡火焰干净、无烟。
科學家猜测,肯塔基州那次火灾之所以烟尘少,或许跟大火的某些局部产生了蓝色漩涡火焰有关,可惜航拍因为离得太远,没能拍到。
由于这种蓝色漩涡火焰不会产生烟尘,所以未来或许能在清理海上漏油时派上用场。