بداية MHD5
...من حيث التماثل الهيدروليكي، فإن انتشار موجة صدمة مستقيمة يعادل انتشار "موجة هوجاء". كيف سنقوم بإنشائها؟ يكفي وضع ارتفاع منخفض من الماء في الجزء ب، وارتفاع أكبر من الماء في الجزء أ. أما في حوض التوسع: لا شيء، لا ماء على الإطلاق. في المقطع:
...كل شيء جاهز للاختبار. نزيل الحاجز في الممر بسرعة كبيرة. ستندفع الكتلة الملونة من الماء (مثلاً باستخدام الفلوريسين) إلى القناة في الاتجاه الهاوتي. وسنحصل على هذا الشكل:
...ما الذي نلاحظه؟ انطلاق موجة هوجاء، أو مقدمة موجة سائلة، تُحدث حركة في الماء غير الملوّن. لكن مقدمة الموجة تتحرك أسرع من الماء نفسه.
...في الاتجاه الهاوتي، يبدأ تكوّن موجة تمدد، ولكن بشكل أكثر لطفًا. هذه ليست موجة صدمة.
...بعد فترة قصيرة، تصبح الحالة كالتالي:
...تصل موجة التخفيف إلى قاع "الحوض". زادت المسافة بين الماء الصافي "المُدفع" وتموضعه، والواجهة. وبالتالي لدينا رياح قابلة للاستغلال، حيث تم تحريك ماء نقي، وبالتالي ارتفع الارتفاع (تماثل هيدروليكي للضغط في الغاز). يمكننا إذًا "العمل" على هذه الرياح. لاحقًا، تنعكس موجة التخفيف على قاع الحوض، وتعود بسرعة إلى مقدمة الواجهة.
...نلاحظ أنه لو وُضع في الجدار "نافذة مراقبة"، لرأينا خلال "فترة الرياح" هذه الكتلة من الماء النقي التي تم تحريكها. يمكن قراءة كل هذا على "مخطط x,t":
...لدينا هنا صورة مطابقة تمامًا لعمل "أنبوب الصدمة". يكفي استبدال الممر بغرفة ضغط عالية. يُستخدم حاجز الممر، الذي يُفتح يدويًا، كصمام من النحاس، يفتح عندما تصل الضغط إلى مستوى كافٍ (نستخدم غرفة احتراق). يصبح القناة التجريبية أنبوبًا تجريبيًا بقطر ثابت، مملوءًا أولًا بغاز الأرجون بضغط منخفض (13 مم زئبق). أما حوض التوسع، فهو مجرد خزان فراغ بأشكال مختلفة. يُستبدَل حاجز الورق بغشاء من الميلار، ينفجر عندما تصل إليه موجة الصدمة. فيما يلي المظهر التخطيطي للتركيب:
...طول الغرفة ذات الضغط العالي: متر وארבעين. القطر (نفس قطر وصلة الاختبار): 5.6 سم. طول وصلة الاختبار: ستة أمتار. في الأسفل غشاء نحاسي أحمر، مُضعف بشقوق، ويُفتح على شكل أربع أوراق، مما يسمح بمرور الغاز المحترق بحرية. تُملأ الغرفة ذات الضغط العالي بمزيج من الهيدروجين + 1/2 الأكسجين، مع إضافة الهيليوم كمُخفف. حوض التفريغ هو عبارة عن برميل بسيط قوي بما يكفي لصنع فراغ. يتم إكمال التركيب بمضخات فراغ من نوع المروحة، التي تُوجد بسهولة في السوق المستعملة، وتُعطي فراغًا أقل من 10-2 مم زئبق (10-2 تور). بالإضافة إلى صمامات مغلقة جيدًا ضد الفراغ. يُضاف بطارية من الأسطوانات التي تُزوّد بالهيدروجين، والأكسجين، والهيليوم، وبطبيعة الحال، الأرجون.
...يُشعل المزيج الغازي القابل للاشتعال بواسطة نظام شمعات متصلة بمصدر جهد عالٍ. وبما أن هذا النظام يُنتج تداخلات كهرومغناطيسية، فإن الغرفة ذات الضغط العالي تُغلق داخل قفص فاراداي (أعمدة خشبية وشبكة نحاسية، شبكة بحجم 1 مم). بسيط، لكنه فعّال. تتحول ستة أمتار من الأرجون بضغط منخفض إلى كتلة غازية مضغوطة (1 بار) وساخنة (10,000 كلفن) طولها حوالي عشرين سنتيمترًا. تليها مباشرة "الغازات المحترقة"، أي مزيج من بخار الماء والهيليوم.
...هذا يكفي لجزء "مختبر الرياح" ذو الرياح الساخنة.
...في القناة التي تُجرى فيها القياسات وتُنفَّذ التجربة الفعلية (MHD)، تكون المقطع مربعًا (5 سم × 5 سم). لذا يجب وضع قطعة دقيقة التصنيع تسمح بالانتقال من مقطع دائري إلى مقطع مربع:
...يمكن تصنيع "المواسير MHD" من البلاستيك الشفاف (بأجزاء ملصقة) أو من البلاستيك المُركّب (بما يضمن المتانة)، مع تزويدها بنافذة بجودة بصرية جيدة. وعلى الرغم من ارتفاع درجة حرارة الأرجون، إلا أنها لا تُضرّ بالقطع، نظرًا لقصور فترة الرياح (ثمانية ملايين من الثانية).
...لإنشاء مجال مغناطيسي عرضي، سنستخدم حلزونين، مثبتين كما يلي:
...في الرسم التالي، أُزيل أحد الحلزونين لعرض ترتيب النموذج (ملف جناح مُستدير الشكل):
...بما أن حجم مجرى MHD، بما في ذلك الحجم المُشغِّل، يقارب لترًا واحدًا، والحقول المغناطيسية المطلوبة يجب أن تصل إلى 20,000 غاوس (2 تيسلا)، لذا يجب أن يمر تيار عالي جدًا (50,000 أمبير) عبر لفائف الحلزونين. هذا التيار يُهدد بانفجار الحلزونين، ليس بسبب التأثير جول، بل بسبب القوى J × B التي تؤثر داخل لفائفها نفسها. سيكون من الضروري تزويد لفائف النحاس الأحمر بـ"حزام داعم"، مثلاً من ألياف الزجاج المُغمورة في الأرالديت.
...بما أن التجربة الفعلية (التفاعل MHD) قصيرة جدًا، فإن الحل الاقتصادي لإنتاج هذه التيارات العالية هو استخدام بطارية مكثفات تُفَرَّغ في هذه الملف (تفريغ اهتزازي). يكفي تنسيق النظام بحيث تقع التجربة (في لحظة مرور الرياح الساخنة من الأرجون) في لحظة يكون فيها المجال المغناطيسي B تقريبًا ثابتًا (دورة التفريغ: 5 مللي ثانية).
...الرسم التالي: مختبر الرياح بـ"موجة الصدمة" المجهز لتجارب MHD، كما كان في مختبري في ستينيات القرن الماضي.
...كانت المكثفات مُشحَّنة بـ5 كيلو فولت. تُستخدم بطارية مكثفات أصغر لتزويد قطب النموذج التجريبي بالطاقة.
...المشكلة: كيف يتم التبديل لتيار 50,000 أمبير؟ الجواب: باستخدام مُشعل كهربائي قديم من قطارات كهربائية (مصمم لنقل تيار 2000 أمبير، لكنه كافٍ من حيث التكلفة ليتحمل مئات المحاولات بتيار أعلى بـ25 مرة). يُعرف المُشعل جيدًا لدى خبراء الكهرباء عالية الطاقة.
../../../bons_commande/bon_global.htm