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...En analogía hidráulica, la propagación de una onda de choque recta será equivalente a la de una "ola rompiente". ¿Cómo la generaremos? Basta con colocar una pequeña altura de agua en la parte B y una altura mayor de agua en la parte A. En el depósito de expansión: nada, ni una gota de agua. En corte:
...Todo está listo para la prueba. Se retira rápidamente la pared divisoria de la compuerta. La masa de agua coloreada (por ejemplo con fluoresceína) irrumpirá en el canal, aguas abajo. Obtendremos lo siguiente:
...¿Qué observamos? El inicio de una ola rompiente, de un frente de onda líquido, que pone en movimiento el agua incolora. Pero el frente de onda se desplaza más rápido que el agua misma.
...Hacia aguas abajo, comienza una onda de expansión, pero más suave. No es una onda de choque.
...Poco tiempo después, la situación es la siguiente:
...La onda de rarefacción alcanza el fondo de la "vasija". La distancia entre el agua clara "empujada", puesta en movimiento, y la interfaz ha aumentado. Disponemos así de una ráfaga aprovechable, donde el agua limpia ha sido puesta en movimiento y, por tanto, su altura ha aumentado (analogía hidráulica de la presión en un gas). Podremos, por tanto, "trabajar" sobre esta ráfaga. Posteriormente, la onda de rarefacción se refleja en el fondo de la vasija y tiende rápidamente a alcanzar de nuevo el conjunto interfaz-frente de onda.
...Se observa que si hubiéramos colocado en la pared una "ventana de observación", habríamos visto pasar, durante el "tiempo de ráfaga", esta masa de agua pura en movimiento. El conjunto se puede leer en un "diagrama x, t":
...Aquí tenemos la imagen análogamente fiel del funcionamiento de un "tubo de choque". Basta con sustituir la compuerta por una "cámara de alta presión". La pared divisoria de la compuerta, accionada manualmente, será una membrana de cobre que se abrirá cuando la presión alcanzada (utilizando una cámara de combustión) sea suficiente. El canal de prueba se convierte en un tubo de prueba, de sección constante, inicialmente lleno de argón a baja presión (13 mm de mercurio). En cuanto al depósito de expansión, será simplemente un depósito de vacío de forma cualquiera. La pared de papel será sustituida por una membrana de mica, que cederá cuando la onda de choque la alcance. A continuación, la forma esquemática de la instalación:
...Longitud de la cámara de alta presión: un metro cuarenta. Diámetro (el mismo que el de la corriente de prueba): 5,6 cm. Longitud de la corriente de prueba: seis metros. En la parte inferior, la membrana de cobre rojo, fragilizada mediante surcos, y la forma en que se abre formando cuatro pétalos, permitiendo el libre paso del gas quemado. La cámara de alta presión está llena de una mezcla H2 + 1/2 O2 más helio como diluyente. El depósito de expansión es simplemente un bidón lo suficientemente resistente como para poder hacer el vacío. La instalación se completa con varias bombas de vacío de paletas, fácilmente disponibles de segunda mano y que alcanzan un vacío inferior a 10-2 mm de mercurio (10-2 torr), así como con válvulas herméticas al vacío. Añadir una batería de botellas que proporcionen hidrógeno, oxígeno, helio, y por supuesto argón.
...La mezcla gaseosa combustible se enciende mediante un sistema de bujías conectadas a una fuente de alta tensión. Dado que este sistema genera interferencias electromagnéticas, toda la cámara de alta presión está encerrada en una jaula de Faraday (montantes de madera y malla de cobre, malla de 1 mm). Rustica, pero eficaz. Los seis metros de argón a baja presión se convierten en una columna de gas comprimido (1 bar) y caliente (10.000 °K) de unos veinte centímetros de longitud. Esta es inmediatamente seguida por "los gases quemados", es decir, una mezcla de vapor de agua y helio.
...Esto es todo sobre la "sala de viento" de ráfaga caliente.
...En la corriente donde se realizarán las mediciones y se llevará a cabo la experiencia propiamente dicha (MHD), la sección es cuadrada (5 cm por 5 cm). Por tanto, es necesario intercalar una pieza, delicada de mecanizar, que permita pasar de una sección circular a una sección cuadrada:
...Las "toberas MHD" pueden fabricarse en plexiglás (con partes pegadas) o en plástico laminado (resistencia), provistas de una ventana óptica de buena calidad. Aunque la temperatura del argón sea elevada, esta no daña las piezas de la tobera, dada la brevedad de la ráfaga (ochenta millones de segundos).
...Para crear un campo magnético transversal se utilizarán dos solenoides, dispuestos como se muestra a continuación:
...En el dibujo siguiente, se ha eliminado uno de los solenoides para mostrar la disposición del modelo (perfil de ala lenticular):
...El volumen de la tobera MHD, incluyendo su envergadura, es del orden de un litro, y el campo magnético que debe generarse debe alcanzar los 20.000 gauss (2 teslas), por lo que es necesario hacer pasar una corriente intensa (50.000 amperios) por los devanados de los solenoides. Una corriente tan elevada tiende a hacer explotar estos solenoides, no debido al efecto Joule, sino simplemente por las fuerzas J x B que actúan directamente en los devanados mismos. Será necesario dotar a los devanados de cobre rojo de un tipo de "corsé", por ejemplo, con fibra de vidrio inmersa en araldita.
...Dado que la experiencia propiamente dicha (la interacción MHD) es de corta duración, una solución económica para generar tales corrientes consiste en utilizar una batería de condensadores que se descarguen en esta bobina (descarga oscilante). Basta con sincronizar todo de manera que la experiencia (en el momento del paso de la ráfaga de argón caliente) ocurra en un momento en que el campo B sea prácticamente estacionario (período de descarga: 5 milisegundos).
...Dibujo siguiente: la sala de viento de onda de choque equipada para experimentos MHD, tal como se presentaba en mi laboratorio en los años sesenta y cinco.
...Los condensadores se cargaban a 5 kV. Una batería de condensadores más modesta alimenta entonces las electrodos del modelo de prueba.
...Problema: ¿cómo conmutar 50.000 amperios? Respuesta: utilizando un viejo ignitron de locomotora eléctrica (diseñado para conmutar 2000 amperios, pero suficientemente robusto para resistir cientos de pruebas con una intensidad 25 veces superior). El ignitron es bien conocido por los especialistas en electricidad de potencia.
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