Physique aérodynamique MHD cosmologie
...Le domaine de la MHD est très vaste. L'inventeur des concepts de base est le célèbre scientifique britannique Michael Faraday. La MHD présente deux aspects.
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D'un côté, on peut accélérer des fluides grâce à la force de Lorentz J × B, ce qui correspond aux accélérateurs MHD.
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De l'autre, on peut convertir l'énergie cinétique d'un fluide, son enthalpie, en énergie électrique. Cela correspond aux générateurs MHD. Dans de telles installations, lorsqu'un écoulement gazeux traverse les lignes de champ magnétique d'un champ magnétique transverse B à la vitesse V, un champ électrique induit V × B agit sur les particules chargées, électrons libres ou ions.
...Un très bon ouvrage existe (actuellement, uniquement dans les bibliothèques scientifiques) :
Sutton & Sherman : "Engineering magnetohydrodynamics", Mac Graw Hill Books Cie, 1967
destiné aux physiciens et aux étudiants de troisième cycle.
...J'ai une expérience personnelle en MHD depuis 1964. Entre 1964 et 1972, j'ai travaillé à l'Institut de Mécanique des Fluides de Marseille. Voici ensuite une bibliographie raccourcie (consacrée à des travaux plus récents) :
(1) J.P. Petit : "Le vol supersonique est-il possible ?" Huitième Conférence Internationale sur la MHD et la Production d'Électricité. Moscou, 1983.
(2) J.P. Petit & B. Lebrun : "Annihilation des ondes de choc dans un gaz par l'action de la force de Lorentz". Neuvième Conférence Internationale sur la MHD et la Production d'Électricité. Tsukuba, Japon, 1986
(3) B. Lebrun & J.P. Petit : "Annihilation des ondes de choc par action MHD dans les écoulements supersoniques. Analyse quasi-unidimensionnelle stationnaire et blocage thermique". European Journal of Mechanics ; B/Fluids, 8, n°2, pp.163-178, 1989
(4) B. Lebrun & J.P. Petit : "Annihilation des ondes de choc par action MHD dans les écoulements supersoniques. Analyse bidimensionnelle stationnaire non isentropique. Critère anti-choc, et simulations en tube à choc pour des écoulements isentropiques". European Journal of Mechanics, B/Fluids, 8, pp.307-326, 1989
(5) B. Lebrun : "Approche théorique de la suppression des ondes de choc se formant autour d'un obstacle effilé placé dans un écoulement d'argon ionisé". Thèse d'Energétique n°233. Université de Poitiers, France, 1990.
(6) B. Lebrun & J.P. Petit : "Analyse théorique de l'annihilation des ondes de choc par un champ de force de Lorentz". Symposium International de MHD, Pékin, 1990.
...Ensuite, j'ai changé de domaine pour m'orienter vers l'astrophysique et la cosmologie théorique. Dans les années soixante, nous avons construit des générateurs MHD à courte durée, basés sur des tunnels à choc alimentés par un vent chaud. Ce dispositif pouvait produire des écoulements de courte durée, à haute température et à haute vitesse, avec des pressions relativement élevées. Ce n'est pas un tunnel à basse pression. Les paramètres typiques sont les suivants :
Gaz : argon
Vitesse : 2 700 m/s
Température : 10 000 °K
Pression : 1 bar
Conductivité électrique : 4000 mkhos/m
...Nous sommes actuellement en train de construire un nouveau laboratoire, financé par des fonds privés. Je pense qu'il sera opérationnel d'ici la fin de l'année 2001. L'activité couvrira différents domaines :
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Expériences avec gaz chaud - Expériences avec gaz froid (écoulements supersoniques d'air à pression atmosphérique)
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Expériences avec gaz à basse pression (simulations).
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Expériences numériques.
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Expériences hydrauliques (modèles de sous-marins à haute vitesse).
...Tout d'abord, pourquoi repartir après une interruption de 13 ans ? Parce que nous avons de nouvelles idées. En 1975, j'ai imaginé que le vol supersonique pourrait être possible dans l'air dense, sans produire de bang sonique ni de turbulence. J'ai publié des articles dans des revues scientifiques à ce sujet. À l'époque, cela semblait être une idée folle. En 1975, avec mon collègue Maurice Viton, nous avons construit une expérience hydraulique utilisant un aimant de un tesla. Ce champ magnétique était nécessaire pour modifier un écoulement d'eau autour d'un petit modèle dans un écoulement à surface libre (8 cm/s). Le modèle était un cylindre (7 mm de diamètre). L'expérience a été un succès, et l'onde de choc (les spécialistes de la mécanique des fluides savent que les vagues créées par un navire sont très similaires aux ondes de choc) a été complètement annulée. J'ai alors pensé que l'idée n'était peut-être pas aussi farfelue qu'elle en avait l'air au premier abord.
...Au cours des dix années suivantes, tout a été très difficile, non pas du point de vue scientifique, mais disons, du point de vue « politique ». Évidemment, ce nouveau concept était lié au cas des ovnis. Dans les expériences gazeuses, une telle « aérodynamique MHD » serait entourée d'un plasma lumineux, rougeâtre à faible régime, presque blanc à plus fort régime. Les électrodes, si les machines en avaient, ressembleraient à des « fenêtres ». En outre, la machine en forme de disque (comme nommée dans un premier temps dans un « Compte rendu de l'Académie des Sciences de Paris », en 1975) était optimale du point de vue scientifique (et des fondements MHD, qui peuvent différer des fondements classiques de la mécanique des fluides), de sorte que la communauté scientifique n'était pas très enthousiaste à l'idée de ce projet, même si les fondements scientifiques étaient parfaitement clairs.
...J'ai tenté d'installer des recherches, d'abord au CNES français (Centre National d'Études Spatiales) entre 1979 et 1982, puis dans un laboratoire du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) entre 1984 et 1986. Ce dernier laboratoire était situé à Rouen, et son directeur était le professeur Valentin, aujourd'hui à la retraite. À travers le CNES, certaines expériences ont été mises en place à Toulouse, au CERT français (Centre d'Étude et de Recherche Technique), un laboratoire en étroite relation avec l'armée. Un certain financement a été accordé, mais dans ces deux tentatives, l'armée a stupidement obligé les laboratoires à m'écarter de mon poste scientifique. Malheureusement, le bagage scientifique des personnes impliquées, dans les deux cas, était insuffisant, et les recherches ont échoué. Beaucoup d'argent a été gaspillé inutilement. C'est pourquoi, en 1987, j'ai décidé de renoncer définitivement. Mais très récemment, de nouvelles idées m'ont incité à revenir dans le domaine. Par expérience, je savais que toute collaboration avec des institutions françaises déclencherait immédiatement une interférence militaire, comme cela s'était produit à plusieurs reprises par le passé. Nous avons donc décidé de repartir avec nos propres forces et ressources. Cela peut sembler fou. Mais, à mon avis, toutes ces recherches peuvent être menées avec des matériaux obsolètes. En outre, le prix de l'électronique et des ordinateurs a considérablement baissé depuis vingt ans. De nombreux excellents chercheurs, désormais retraités, nous ont rejoints. Nous avons donc décidé de mettre en place un laboratoire, dans le sud de la France. Actuellement, nous collectons des systèmes obsolètes : banques de condensateurs, alimentations électriques à différentes tensions, basse et haute, ignitrons, klystrons, dispositifs optiques, etc., et nous les stockons. Lorsque nous aurons tout le nécessaire, nous passerons à l'action, bientôt, espérons-le.
...Maintenant, jetons un œil à certaines de ces nouvelles idées.
...Si vous cliquez ici, vous pourrez lire la Note aux Comptes rendus de l'Académie des Sciences, publiée en 1975. Si vous ne lisez pas le français, voici quelques explications brèves. Voici les trois premières illustrations. Sur la figure 1, une machine en forme de disque, munie d'un solénoïde équatorial, dont le courant électrique alternatif crée un champ magnétique alternatif. Ce dernier (grâce à M. Maxwell) engendre un champ électrique induit E' qui tend à créer des courants électriques induits circulaires. En combinant ces courants J' à la valeur instantanée du champ magnétique, on obtient des forces radiales (l'effet Hall est considéré comme négligeable), soit un système de forces radiales dépendantes du temps J' × B, dirigées alternativement vers l'extérieur et vers le centre. L'idée était donc la suivante : supposons que nous puissions créer une ionisation non stationnaire à proximité du disque, contrôlée dans le temps, nous pourrions agir sur le fluide, en utilisant les forces centrifuges radiales lorsqu'elles sont présentes, au sommet du disque, et les forces centripètes radiales, lorsqu'elles sont inversées, au fond de la machine en forme de disque.
...Sur la figure suivante, le flux gazeux induit attendu autour de notre machine en forme de disque :
...Les calculs indiquaient que l'effet de succion pourrait être très fort, suffisamment fort pour annuler toute formation d'onde de choc au point d'arrêt de la machine (qui se déplace le long de son axe). Le problème technique était de moduler l'ionisation à proximité de la paroi, dans le temps. Nous avons d'abord imaginé un dispositif ressemblant à un « piège à loup » :
...Imaginez un petit trou conique dans la paroi, et, selon son axe, une « broche ». À l'intersection cône-plan, une électrode circulaire (anode). L'électrode centrale (en forme de broche) est chargée négativement. Alors, une décharge électrique se produit dans l'air environnant, comme indiqué ci-dessus. Le champ magnétique associé à cette décharge électrique tend à repousser les électrons libres et à leur fournir de l'énergie. Nous pensions qu'il pourrait produire des ions négatifs à courte durée de vie dans l'air, permettant ainsi une interaction MHD pendant la durée de vie de ces ions. Une recherche dans un laboratoire bien équipé aurait pu être menée, mais nous n'en avions pas. Depuis 1973, j'étais dans un observatoire astronomique, ce qui n'est pas un lieu optimal pour mener des expériences de physique des plasmas.
...En tout cas, à la fin des années soixante-dix, certains aspects intéressants de la machine ont été découverts. Les bons spécialistes du plasma savent que la pression magnétique tend à repousser les décharges électriques. Nous avons expérimenté cela dans des expériences à air à basse pression. La solution a été rapidement trouvée. Au lieu de créer un champ B dont la valeur maximale se situe dans le plan de symétrie (créé par une seule bobine équatoriale), nous avons décidé d'utiliser trois bobines, une grande et deux plus petites, comme indiqué sur la figure suivante :
...À gauche : l'axe de la machine. En haut et à droite : la disposition schématique des trois bobines, montrant le sens du courant électrique. Sur la figure, les lignes de champ magnétique. Nous voyons que la surface de B maximale est proche d'une portion de cône (contenant les cercles des deux bobines). Zone grise : le volume de confinement, dans lequel le plasma tend à se situer. Succès immédiat, expérimentalement. Ensuite, la paroi de la machine, pour optimiser l'interaction MHD, doit être orthogonale aux lignes de champ. Enfin, voici l'aspect typique de notre aérodynamique MHD sans électrode, utilisant des phénomènes d'induction et une ionisation pulsée, optimisée selon les principes MHD :
...Vous comprenez pourquoi nous avons eu des problèmes avec la communauté scientifique, l'armée, les politiciens, etc.
...L'ionisation à courte durée était difficile à gérer.
Expériences MHD avec gaz froid.
...Mais récemment, une nouvelle idée est apparue, résumée sur la figure suivante :
...Les parois du modèle sont en téflon. Dans les deux coques de téflon, des bobines sont intégrées (la bobine équatoriale et les deux « bobines de confinement »). Deux klystrons seront utilisés, ajustés à deux guides d'ondes séparés. Ces deux éléments sont représentés sur la figure. Ce sont des cylindres en laiton coaxiaux. Lorsqu'un est en fonctionnement, le second est hors service, et ainsi de suite. Des lames minces de laiton mêlées (en rouge) agissent comme diffuseurs et projettent des micro-ondes. La plaque de laiton située dans le plan de symétrie empêche les micro-ondes utilisées pour ioniser l'air du côté opposé de la machine. Sur la figure suivante, nous montrons le modèle lorsque les micro-ondes circulent dans le canal central, sont diffusées par les fines lames de laiton mêlées, en haut, traversent le téflon, puis créent une fine couche d'air ionisé. Les micro-ondes à 3 GHz sont optimales pour ioniser l'air à pression atmosphérique, et le gaz ionisé absorbe les micro-ondes. Ainsi, l'ionisation sera confinée dans une fine couche.
...Il semble relativement simple, avec un tel dispositif, de créer un état d'ionisation dépendant du temps à proximité d'un modèle en forme de disque. Il est également simple de synchroniser les courants électriques alternatifs dans les trois bobines. Ainsi, ce modèle pourrait aspirer l'air juste devant lui de manière très forte. Cela dépend bien sûr de l'intensité du champ magnétique (le paramètre d'interaction MHD doit être suffisamment élevé). Il n'est pas nécessaire d'annuler les ondes de choc pendant une longue période. Seules des expériences de courte durée peuvent être menées, dans un tunnel à choc à courte durée. Nous devrons le construire. Schématiquement, ce tunnel à choc repose sur un grand réservoir sous vide, dont le contenu est évacué à chaque essai par une pompe à vide puissante (nous en avons déjà une). À gauche : le canal supersonique. Entre le canal et le réservoir : une membrane en mylar. Lorsque la pompe a abaissé suffisamment la pression dans le réservoir, la membrane se rompt. Durée typique de l'écoulement : plusieurs dixièmes de seconde.
...Cette idée simple était suffisamment excitante pour décider de reprendre la recherche MHD. Image suivante : une autre vue du modèle en forme de disque :
...Ensuite : le flux gazeux attendu autour d'un modèle « passif ». Système d'ondes de choc.
Ensuite : le flux, après annihilation de l'onde de choc par l'action des forces de Lorentz :
...Nous avons prévu de réaliser des expériences sur des « hydrodynamiques MHD », c'est-à-dire des sous-marins à grande vitesse.
Expériences MHD avec gaz chaud.
...Dans le laboratoire, un tunnel à choc alimenté par une onde de choc sera construit (appelé tunnel à choc). Sur la figure suivante, une vue schématique de l'installation MHD.
...Figure suivante : la partie MHD de l'installation.
...L'image suivante montre les deux bobines et le canal MHD :
...Dans de telles installations, en 1967, des accélérations de plasma avaient été réussies à l'Institut de Mécanique des Fluides de Marseille, démontrant l'efficacité des forces de Lorentz pour contrôler un écoulement supersonique. Vitesse d'entrée (argon pur, 1 bar, 10 000 °K) : 2 750 m/s. Vitesse de sortie : 8 000 m/s !!
Figure suivante : la position du modèle d'aile plate dans le tunnel à choc supersonique, dans l'expérience prévue en 1987 :
...La thèse de doctorat de Bertrand Lebrun (1987), les publications dans le European Jr of Mechanics, ainsi que deux présentations lors de conférences internationales sur la MHD (Tsukuba, 1987, Pékin, 1990) se sont concentrées sur l'annihilation de l'onde de choc frontale dans un écoulement d'argon chaud (10 000 °K) fourni par un tunnel à choc. Aujourd'hui, nous entendons mettre en place cette expérience clé. Schématiquement, l'existence d'une onde de choc attachée à la partie avant d'une sorte d'aile (écoulement 2D) peut être mise en évidence par interférométrie laser (développée à l'Institut de Mécanique des Fluides de Marseille en 1965). À droite, la photo que nous espérons obtenir, si l'onde de choc est annulée dans ce flux d'argon chaud.
...Comme nous avons maintenant la possibilité (théorique) de mener des expériences avec gaz froid, cette expérience en argon chaud pourrait sembler superflue. Mais nous préférons traiter ces deux objectifs comme des recherches parallèles.
Version originale (anglais)
MHD physique aérodynamique cosmologie
...MHD is a very large field of investigation. The inventor of the basic concepts is the famous british scientist Michael Faraday. MHD owns two aspects.
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On one hand, one can accelerate fluids, through Lorentz force J x B which refers to MHD accelerators.
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On the other one, one can convert the kinetic energy of a fluid, its enthalpy, into electric energy. This refers to MHD generators. In such plants, when a gas flow crosses the magnetic lines of a transverse magnetic field B at velocity V, an induced electric field V x B acts on charged particules, free electrons or ions.
...A very good book exist (now, only in scientific libraries) :
Sutton & Sherman : "Engineering magnetohydrodynamics", Mac Graw Hill Books Cie, 1967
for physicists and post graduate students.
...I have a personal experience in MHD, since 1964. Between 1964 and 1972 I worked at the Institut de Mécanique des Fluides de Marseille. Following, a shortened (devoted to more recent works) bibliography :
(1) J.P.Petit : "Is supersonic flight possible ?" Eigth Inter. Conf. on MHD Electr. Power Generation. Moscow 1983.
(2) J.P.Petit & B.Lebrun : "Shock wave cancellation in a gas by Lorentz force action". Ninth Inter. Conf. On MHD Electr. Power Generation. Tsukuba, Japan, 1986
(3) B.Lebrun & J.P.Petit : "Shock wave annihilation by MHD action in supersonic flows. Quasi-one dimensional steady analysis and thermal blockage". European Journal of Mechanics; B/Fluids, 8 , n°2, pp.163-178, 1989
(4) B.Lebrun & J.P.Petit : "Shock wave annihilation by MHD action in supersonic flows. Two-dimensional steady non-isentropic analysis. Anti-shock criterion, and shock tube simulations for isentropic flows". European Journal of Mechanics, B/Fluids, 8 , pp.307-326, 1989
(5) B.Lebrun : "Approche théorique de la suppression des ondes de choc se formant autour d'un obstacle effilé placé dans un écoulement d'argon ionisé. Thèse d'Energétique n° 233. Université de Poitiers, France, 1990.
(6) B.Lebrun & J.P.Petit : "Theoretical analysis of shock wave anihilation by lorentz force field". International MHD symposium, Pékin 1990.
...Then I shifted to astrophysics and theoretical cosmology. During the sixties we built short-duration MHD generators, based on shock tube driven hot wind tunnels. This device could produce short duration flows, high temperature and high velocity, with quite high pressures. This is not a low pressure wind tunnel. The typical parameters are :
Gas : argon
Velocity : 2,700 m/s
Temperature : 10,000°K
Pressure : one bar
Electrical conductivity : 4000 mkhos/m
...We are presently building a new lab, with private fundings. I think it will be operational within the end of 2001. The activity will cover different fields :
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Hot gas experiments - Cold gas experiments (supersonic flows of air at atmospheric pressure)
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Low pressure gaz experiments (simulations).
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Numerical experiments.
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Hydraulic experiments (high velocity submarines models).
...At first, why do we restart such activity after a 13 years stop ? Because we have new ideas. In 1975 I imagined that supersonic flight could be possible, in dense air, without creating sinoc bang, nor turbulence. I publisehd papers in scientific journals about that. At this time it seemed to be a foolish idea. In 1975, with my collegue Maurice Viton we built an hydraulic experiment with a one tesla magnet. Such B-field was necessary to modify a water flow around a tiny model, in a free surface flow (8cm/s). The model was a cylinder (7mm diameter). The experience was a success and the front wave (specialists in fluids mechanics know that the wave created by a ship are very similar to shock waves) was completely cancelled. Then I thaught that the idea could not be so fancy that it looked at first glance.
...During the next ten years everything was very difficult, not from a scientific point of view but, let us say, from a "politic point of view". Obviously, this new concept was connected to the ufo's case. In gas experiments, such "MHD aerodyne" would be surrounded by a luminous plasma, reddish at low regime, almost white at larger ones. Electrodes, when machines would own some, would look like "windows". In addition, disk-shaped machine (as named in a first in a "Compte rendu de l'Adadémie des Sciences de Paris", in 1975) was optimum, on scientific grounds (and MHD grouns, which can be somewhat different from classical fluids mechanics grounds), so that the scientific community was not so enthusiastic about such project, even if the scientific grounds were perfectly clear and clean.
...I tried to install some research, first in the french CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) in 1979-1982, then in a laboratory of the CNRS (Centre Narional de la Recherche Scientifique) in 1984-1986. This second laboratory was located in Rouen, and his directeur was the professor Valentin, today retired. Through the CNES, some experiences were installed in Toulouse, in the french CERT (Centre d'Etude et de Recherche Technique), a lab in close connexion with the army. Some money was given but, in these two trials, the army stupidly obliged the labs to kick me out of the scientific job. Unfortunately, the scientific background of the involved persons, in both cases, was not adequate and the research failed in the two. A lot of money was stupidly wasted. So that in 1987 I decided to give up definitively. By, very recently, new ideas incited me to operate a come back in the field. By experience, I knew that if any collaboration with french institutions was initiated, the military would immediatly rot the situation, as they did many times ago. So that we decided to restart with our own forces and ressources. It can seem to be foolish. But, as far as I see all this research can be operated with obsolete materials. In addition, the price of electronics and computers has been considerably lowered since 20 years. Many very good researchers, now retired, joined us. So that we have decided to set up a lab, in the south of France. Presently we collect obsolete systems : condensators banks, electric supplies with various voltage, low and high, ignitrons, klystrons, optical devices and so on, and we store it. When we will have all the necessary, we will go into action, soon, we hope.
...Now, let us have a look to some of the new ideas.
...If you click there, you will read the Note aux Comptes rendus de l'Académie des science, published in 1975. If you don't read french, some brief explanations. Following, the three first illustrations. On figure 1, a disk-shaped machine, with an equatorial solenoid, whose alternative electric current creates an alternative magnetic field. This one (thanks to Mr Maxwell) creates an induced electric field E' with tends to create circular induced electric currents. Combining these currents J' to the instant value of the magnetic field we get radial forces (Hall effect is considered as neglectible) we get a system of time-dependent radial forces **J **' x B, which are directed towars the outside and towards the center, alternatively. So that the idea was the following : Suppose we can create a non-steady ionization at the vicinity ot the disk, controlled in time, we could act on the fluid, using radial centrifugal forces when they are present, of the top of the disk and radial centripetal forces, when this force is reversed, at the bottom of the disk-shaped machine.
...On the next figure, the expected induced gas flow; around our disk-shaped machine :
...The computations said that the suction effect could be very strong, strong enough to cancel any schock wave formation at the stagnation point of the machine (it moves along its axis). The technical problem was to modulate the ionization at the vicinity of the wall, in time. We imagined first a device looking like a "wolf trap" :
...Imagine a "small size" conical hole, in the wall and, along its axis, a "pin". At the junction cone-plane, a circular electrode (anode). The central electrone (pin like) is charged negatively. Thne an electric discharge forms in the surrounding air, as shown above. The subsequent magnetic field, associated to this electric discharge, tends to push the free electrons away and to give them energy. We thaught that it could prduce short lifetime negative ions in air, making possible MHD interaction during the lifetime of such ions. In a well equiped lab such reseach could have be carried out, but we had none. Since 1973 I was in an astronomical observatory, which is not an optimum place to perform plasma physics experiments.
...Anyway, at this end of the seventies, some interesting aspect of the machine was discovered. Good plasma specialists know that magnetic pressure tends to blow away electric discharges. We experienced that in low pressure air experiments. The solution was rapidly found. Instead creating a B field whose maximum value was in the symmetry plane (created by a single equatorial coil), we decided to use three, a big one and two smaller, as shown on the next figure :
...Left : the axis of the machine. Up and right, the schematic disposition of the three coils, showing the way the electric currents flow in. On the figure, the magnetic lines. We see that the maximum B surface is close to a portion of a cone (containing the circles of two coils). Gray area : the confinment volume, in which the plasma tends to lie. Immediate success, experimentally. Then the wall of the machine, to optimize the MHD interaction, must be orthogonal to the magnetic lines. Finally, this is the typical aspect of our electrodeless MHD aerodyne, using induction phenomena and pulsed ionization, optimized on MHD grounds :
...You see why we got some problems with the scientific community, army, politicians, and so on.
...Short-duration ionization was difficult to manage.
**Cold gas MHD experiments. **
...But, recently, a new idea came, which is summarized on the following figure :
...The walls of the model are teflon made. In the two teflon shells, coils are imbedded (the equatorial one and the two "confinment coils"). Two klystrons will be used, corrected to two separate wave guides. These two are shown on the figure. They are coaxial brass cylinders. When one is in operation, the second one is out, and so on. Mingled thin brass lamellas (red) act as a diffuser and spray mycrowaves. The brass plate locate in the plane of symmetry prevents the microwaves used to ionize the air on the opposite side of the machine. Onnext figure we show the model when the microwaves flow along the central channel, are duffused by the thin mingled brass lamellas, at the top part, cross the teflon then and create a thin layer of ionized air. 3 GHz microwaves are optimum to ionize atmospheric pressure air, and ionized gaz absorbs microwaves. That's for the ionization will be confined in a thin layer.
..It seems relatively simple, wich such device, to create time-dependant ionization state at the vicinity of a disk-shaped model. It is simple, too, to synchronize the alternative electric currents in the three coils. So that such model could suck the air just in front very strongly. Depends on the intensity of the magnetic field, of course (the MHD interaction parameter must be strong enough). It is not necessary to cancel de shock waves during a long time. Only short duration tests can be operated, in a short durction wind tunnel. We will have to build it. Schematically, this wind tunnel is based on a big vacuum tank, whose content is removed, at each test, by a powerful vacuum pump (we already have it). Left : the supersonic channel. Between the channel and the tank : a mylar mebran. When the pumps makes the pressure low enough in the tank, the membrane breaks. Typical duration of the flow : several tenth of second.
...This simple idea was exciting enough to decide to restart MHD research. Next image : another niew of the disk-shaped model :
...Next : expected gas flow, around a "passive" model. Schock waves system.
Next : the flow, after shock wave cancellation by Lorentz forces action :
...We have planed to make experiences on "MHD hydrodynes", i.e. large velocity submarines.
Hot gas MHD experiments.
...In the lab a shock driven wind tunnel will be built (so-called shock tube). On the next figure, a schematic view of the MHD plant.
..Next figure : the MHD part of the plant.
...The next image shows the two coils and the MHD channel :
...In such plants, in 1967, plasma accelerations had been successfully operateur at the Institut de Mécanique des Fluides de Marseille, evidencing the efficiency of the Lorentz forces to control a supersonic flow. Inlet velocity (pure argon, one bar, 10,000°K) : 2750 m/s. Outlet velocity : 8000 m/s !!
Next, the position of the flat wing model ine the supersonic mind tunnel, in the experience planned in 1987 :
...The phd thesis of Bertrand Lebrun (1987), publications in the European Jr of Mechanics, plus two presentations in international MHD meetings (Tsukuba, 1987, Pekin, 1990) focussed on front shock wave cancellation if hot argon flow (10,000°K) provided by a shock driven wind tunnel. Today we intend to set up this key-experiment. Schematically the existence of an attached shock, at the front part of some sort of "wing" ( 2d flow) can be evidenced by laser interferometry (developped in the Institute of Fluids Mechanics of Marseille in 1965). On the right, the picture we expect to get, is the front shock is cancelled in this hot argon flow.
...As we have now the (theoretical) possibility to operate in cold gas, this expriment in hot argon can seem superflous. But we prefer to deal with these two goals, as "parallel researchs".