火旋风 科学家制出无烟尘的美丽“蓝色火旋风” 比蓝色烟花强多了

蓝色烟花美丽又危险，而美国马里兰大学的科学家们，几年前在实验室里偶然制出了一种“蓝色火旋风”，却安静又清洁。

8月13日，一篇发表在《科学-进展》上的论文对这种“蓝色火旋风”的构造和动态变化进行了后续解析，发现瑰丽的蓝环实际上是由3个结构不同的火焰组成。

8月13日，发表在《Science-Progress》上的一篇论文对这种“蓝火旋风”的结构和动态变化进行了跟踪分析，发现这种壮丽的蓝环实际上是由三种不同结构的火焰组成的。

火旋风又叫“火怪”，当空气的温度和热能梯度满足某些条件，火苗形成一个垂直的漩涡，旋风般直刺天空，容易在大城市和山区引发巨大灾害。

国际知名爆轰专家、美国工程院院士、马里兰大学教授Elaine S. Oran领导了液态烃燃料在水面上的火旋风实验，意外发现了一个没有烟尘的蓝色小火旋风。

在短短几秒钟之内，1米高的火旋风自行演化出一系列过渡，随后，混乱、汹涌的黄色火旋风变成了安静、片状的蓝色火旋风。

蓝色火焰表示温度较高，所以燃烧更快更彻底，几乎没有烟尘。相比之下，传统的黄色火焰是燃烧不充分的结果。在实验中，研究人员注意到，蓝火旋风稳定后，有时会突然“跳”起来，此时中间会出现一个黄色的气泡状结构。这让宏伟的蓝环中间复杂的气流结构更加引人入胜。

尽管此后的进一步研究绘制了蓝色火旋风的温度图，分析其稳定下来的机制，但火焰构造和演化成因悬而未解。

在这次发表的新论文中，Elaine S. Oran团队将描述粘性流体物质运动的3D时变方程与燃料转换和化学能释放模型相耦合，以模拟蓝色漩涡是如何出现的。他们先模拟实验条件，然后在计算过程中对物理参数进行微调，直到蓝火旋风出现。

结果显示，这幽幽蓝火有 3 种结构不同的火焰组分：弥散焰、预混合富焰和贫焰。三者共同盘旋成为一个离奇的蓝环。

有了这些关于内部结构和发生条件的信息，未来科学家或许可以跳过危险的传统火旋风阶段，直接制造出神奇的蓝色火旋风，并安全地将其扩大到更大的规模。

论文团队写道：“只有了解它的结构，我们才能制伏、缩放及随心所欲地创建它。”

毕竟这种神奇的火焰效率高、排放低，具有很好的应用潜力。例如，如果是安全可控的，可以快速、环保地处理海上溢油。

论文结尾给蓝色火旋风提出了展望性的问题：它是否能无围栏燃烧？可否多个涡旋一起工作？它可以做推进装置吗？“任何能高效、清洁地烧掉液态烃的东西都很诱人。