Έναρξη του MHD5
...Με αναλογία υδραυλική, η διάδοση μιας ευθείας κυματικής συγκρούσεως θα είναι ισοδύναμη με τη διάδοση μιας "κυματικής αποκόλλησης". Πώς θα τη δημιουργήσουμε; Αρκεί να τοποθετήσουμε μια μικρή ύψος νερού στην περιοχή Β και μεγαλύτερο ύψος νερού στην περιοχή Α. Στο δοχείο εκτόνωσης: τίποτα, καθόλου νερό. Σε διατομή:
...Όλα είναι έτοιμα για το πείραμα. Αφαιρούμε τη διαχωριστική πλάκα της υδροστάσεως πολύ γρήγορα. Η μάζα χρωματισμένου νερού (π.χ. με φθορεσκείνη) θα εκραγεί στον αγωγό, προς τα κάτω. Θα πάρουμε το εξής:
...Τι παρατηρούμε; Την έναρξη μιας κυματικής αποκόλλησης, ενός υγρού κύματος, που θα κινήσει το αδιάχυτο νερό. Αλλά το μέτωπο του κύματος κινείται γρηγορότερα από το ίδιο το νερό.
...Προς τα κάτω, ξεκινά μια εκτόνωση κύματος, αλλά πιο "μαλακή". Δεν είναι κύμα συγκρούσεως.
...Μετά από λίγο, η κατάσταση είναι η εξής:
...Το κύμα διαστολής φτάνει στον πυθμένα της "κυψέλης". Το απόστημα μεταξύ του διαχωριστικού επιφάνειας και του καθαρού νερού που έχει τεθεί σε κίνηση αυξήθηκε. Έχουμε λοιπόν μια εφαρμόσιμη "συγκέντρωση", όπου το καθαρό νερό έχει τεθεί σε κίνηση, και άρα το ύψος αυξήθηκε (υδραυλικό ανάλογο της πίεσης σε αέριο). Μπορούμε λοιπόν να "εργαστούμε" σε αυτή τη συγκέντρωση. Στη συνέχεια, το κύμα διαστολής ανακλάται στον πυθμένα της κυψέλης και γρήγορα προσπερνάει το σύνολο διαχωριστικής επιφάνειας-μετώπου κύματος.
...Βλέπουμε ότι αν είχαμε τοποθετήσει στον τοίχο μια "παράθυρο παρατήρησης", θα είχαμε δει να περνάει, κατά τη διάρκεια της "συγκέντρωσης", αυτή η μάζα καθαρού νερού που έχει τεθεί σε κίνηση. Το σύνολο μπορεί να διαβαστεί σε ένα "διάγραμμα x, t":
...Έχουμε εδώ την ακριβή αναλογική εικόνα λειτουργίας ενός "σωλήνα συγκρούσεως". Αρκεί να αντικαταστήσουμε την υδροστάση με μια "υψηλής πίεσης κοιλότητα". Η διαχωριστική πλάκα της υδροστάσεως, που ελέγχεται χειροκίνητα, θα είναι μια μεμβράνη από χαλκό που θα ανοίξει όταν η πίεση φτάσει (χρησιμοποιούμε κάποιο δωμάτιο καύσης) σε επαρκή επίπεδο. Ο αγωγός δοκιμής γίνεται ένας δοκιμαστικός σωλήνας, με σταθερή διατομή, αρχικά γεμάτος αργόν με χαμηλή πίεση (13 mm Hg). Το δοχείο εκτόνωσης είναι απλώς μια κοίτη κενού, με οποιαδήποτε μορφή. Η χαρτοπλάκα αντικαθίσταται από μια μεμβράνη από μυλαρ, που θα διασπαστεί όταν το κύμα συγκρούσεως τη φτάσει. Παρακάτω, η σχηματική εικόνα της εγκατάστασης:
...Μήκος της υψηλής πίεσης κοιλότητας: 1,4 μέτρα. Διάμετρος (ίδια με εκείνη της δοκιμαστικής ροής): 5,6 εκ. Μήκος της δοκιμαστικής ροής: 6 μέτρα. Στο κάτω μέρος η κόκκινη χαλκού μεμβράνη, εξασθενισμένη με τομές, και ο τρόπος που ανοίγει σχηματίζοντας τέσσερα φύλλα, επιτρέποντας την ελεύθερη διέλευση του καυσίμου αερίου. Η υψηλής πίεσης κοιλότητα γεμίζει με μίγμα H2 + 1/2 O2, με ηλίου ως διαλύτη. Το δοχείο εκτόνωσης είναι απλώς ένας ανθεκτικός δοχείος που μπορεί να φέρει κενό. Η εγκατάσταση συμπληρώνεται με διάφορες αντλίες κενού, πλακίδια, που είναι εύκολα διαθέσιμες σε χρησιμοποιημένη κατάσταση και δίνουν κενό κάτω από 10-2 mm Hg (10-2 torr), καθώς και με ασφαλείς βαλβίδες. Προσθέστε μια σειρά φιαλών που παρέχουν υδρογόνο, οξυγόνο, ηλίου και βέβαια αργόν.
...Το καύσιμο αεριώδες μίγμα αναφλέγεται από ένα σύστημα πιστολιών που συνδέεται με πηγή υψηλής τάσης. Επειδή αυτό το σύστημα παράγει ηλεκτρομαγνητικά εμπόδια, η υψηλής πίεσης κοιλότητα είναι φρουρημένη σε μια καμπίνα Faraday (στήλες από ξύλο και χαλκό δίχτυ, πλέγμα 1 mm). Απλή, αλλά αποτελεσματική. Τα έξι μέτρα αργόν σε χαμηλή πίεση μετατρέπονται σε μια κομμάτι αερίου υψηλής πίεσης (1 bar) και ζεστό (10.000°K) μήκους δεκάδων εκατοστών. Αμέσως μετά αυτό, ακολουθεί το "καύσιμο αέριο", δηλαδή ένα μίγμα ατμών νερού και ηλίου.
...Αυτό είναι για την "προσανατολισμένη ανεμοστρόβιλο" με θερμή συγκέντρωση.
...Στη δοκιμαστική ροή, όπου θα γίνουν οι μετρήσεις και η πραγματική εξέλιξη του πειράματος (MHD), η διατομή είναι τετραγωνική (5 cm x 5 cm). Πρέπει λοιπόν να τοποθετηθεί ένα ακριβές εξάρτημα, δύσκολο στην κατασκευή, που να μεταβάλλει την κυκλική διατομή σε τετραγωνική:
...Οι "MHD διατάξεις" μπορούν να κατασκευαστούν από πλεξίγκλας (με κολλημένα τμήματα) ή από στρωματοποιημένο πλαστικό (ανθεκτικό), με εξοπλισμό με μια καλή οπτική παράθυρο. Παρόλο που η θερμοκρασία του αργόν είναι υψηλή, δεν βλάπτει τα μέρη της διάταξης, λόγω της σύντομης διάρκειας της συγκέντρωσης (80 εκατομμύρια του δευτερολέπτου).
...Για να δημιουργήσουμε ένα μεταβατικό μαγνητικό πεδίο, θα χρησιμοποιήσουμε δύο σολενοειδή, τοποθετημένα όπως παρακάτω:
...Στο επόμενο σχήμα, αφαιρέσαμε ένα από τα σολενοειδή για να δείξουμε τη διάταξη της μοντέλου (λεπτό πτερύγιο):
...Το όγκος της MHD διάταξης, συμπεριλαμβανομένου του χώρου, είναι της τάξης του λίτρου, και το μαγνητικό πεδίο που πρέπει να δημιουργηθεί πρέπει να φτάσει τα 20.000 γκάους (2 τέσλα), άρα πρέπει να διέλθει μεγάλο ρεύμα (50.000 αμπέρ) στους σωλήνες των σολενοειδών. Ένα τέτοιο ρεύμα τείνει να εκραγεί τα σολενοειδή, όχι λόγω του αποτελέσματος Joule, αλλά απλώς λόγω των δυνάμεων J x B που ενεργούν στους ίδιους τους σωλήνες. Θα είναι απαραίτητο να εξοπλίσουμε τους χαλκούς σωλήνες με κάποιο "φόρεμα", για παράδειγμα από γυαλί, που θα εμποτίζεται σε αραλδίτη.
...Επειδή το πραγματικό πείραμα (η αλληλεπίδραση MHD) είναι σύντομη, μια οικονομική λύση για τη δημιουργία τέτοιων ρευμάτων είναι να χρησιμοποιήσουμε ένα σύνολο πυκνωτών που θα αποφορτίζονται σε αυτό το πηνίο (ταλαντωτική αποφόρτιση). Αρκεί να συγχρονίσουμε το σύνολο με τέτοιο τρόπο ώστε το πείραμα (κατά τη διέλευση της θερμής αργονικής συγκέντρωσης) να γίνει τη στιγμή που το μαγνητικό πεδίο B είναι σχεδόν σταθερό (περίοδος αποφόρτισης: 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου).
...Επόμενο σχήμα: η ανεμοστρόβιλος με κύμα συγκρούσεως, εξοπλισμένη για πειράματα MHD, όπως εμφανιζόταν στο εργαστήριό μου τα έτη 1965.
...Οι πυκν