
水力学的類似において、直線的な衝撃波の伝播は、「波が打ち上げる波」に相当する。では、これをどのように作るのか? それは、部分Bにわずかな水深を、部分Aにより大きな水深を設けるだけでよい。拡張槽では、まったく水がない。断面図で示すと:

実験準備完了。水門の仕切りを非常に迅速に取り除く。着色された水(例えば fluorescéineで着色)が、下流の水路に急激に流れ込む。その結果は以下の通りとなる:

観察されるのは何か? 透明な水を動かす液体波の前線である、波が打ち上げる波の発生である。しかし、波の前線は、水そのものよりも速く移動している。

下流側では、緩やかな膨張波が発生する。これは衝撃波ではない。

わずかに時間が経過した後、状態は以下の通りとなる:

膨張波が「槽」の底に達する。透明な水が「押し出され」動き出した部分と界面との間の距離が増加している。したがって、清浄な水が動かされた状態で、利用可能な風圧が得られる。これは気体中の圧力に相当する(水力学的類似)。この風圧を利用して作業が可能となる。その後、膨張波は槽の底で反射し、すぐに界面と波の前線全体に追いつくようになる。

もし側壁に「観察窓」を設けていれば、「風圧期間」中に、動かされた清浄な水の塊が通過している様子が観察できたはずである。全体の状態は「x-t図」で読み取ることができる:

ここでは、「衝撃波管」の動作を忠実に再現している。水門を「高圧室」に置き換えるだけでよい。水門の仕切りは、手動で操作される銅製のディアフラムであり、燃焼室で達成された圧力が十分に高くなったときに開く。試験用水路は、一定断面の試験管に変わる。初期状態では、低圧(13mmHg)のアルゴンで満たされている。拡張槽は、任意の形状の真空タンクに変わる。紙の仕切りは、衝撃波が到達したときに破れるマヨル紙膜に置き換える。以下は、装置の概略図である:

高圧室の長さ:1.4メートル。直径(試験流路と同じ):5.6cm。試験流路の長さ:6メートル。下部には、ストライプで脆くされた赤銅膜があり、4つのペタル状に開き、燃焼ガスの自由な通過を可能にする。高圧室は、H2 + 1/2 O2の混合気体にヘリウムを希釈剤として加えたもので満たされる。膨張タンクは、十分な強度を持つ簡単なドラム缶である。装置は、入手しやすい中古のパレット式真空ポンプ(10-2 mmHg、すなわち10-2 torr以下)と、真空に密封可能なバルブで構成される。また、水素、酸素、ヘリウムを供給するボンベのセットを備える。さらにアルゴンも用意する。

点火は、高電圧電源に接続された点火プラグによって行われる。このシステムは電磁ノイズを発生させるため、高圧部はファラデーケージ(木製フレームと1mmの銅網)で囲まれている。簡素だが効果的である。6メートルの低圧アルゴンは、1気圧、10,000Kの高温で、長さ約20cmの圧縮ガスの「円柱」に変化する。これに続いて、「燃焼ガス」が流れ込む。これは水蒸気とヘリウムの混合気体である。

以上が、高温風圧式風洞の構成である。

測定およびMHD実験を行う試験流路は、5cm×5cmの正方形断面である。したがって、円形断面から正方形断面への変換を可能にする、精密な加工が必要となる:

MHDノズルは、アクリル(接着部分あり)または積層プラスチック(強度あり)で作製でき、良好な光学性能を持つ窓を備えることができる。アルゴンの温度は高いが、風圧の持続時間が非常に短い(8000万分の1秒)ため、ノズル部品は損傷しない。
横方向磁場を生成するため、以下のように2つのソレノイドを使用する:
次の図では、マケット(レンズ型翼型)の配置を示すために、1つのソレノイドを外している。
MHDノズルの体積(空間を含む)は約1リットルであり、生成する磁場は20,000ガウス(2テスラ)に達する必要がある。そのため、ソレノイドの巻線に50,000アンペアの電流を流す必要がある。このような電流は、ジュール熱のためではなく、巻線自体に働くJ×B力のため、ソレノイドを爆発させる傾向がある。したがって、赤銅線の巻線には、例えばアラルディットに埋め込まれたガラス繊維などで作られた「コルセット」を装備する必要がある。
MHD相互作用実験は非常に短時間であるため、高電流を経済的に得る方法として、コンデンサのバンクを用いて、このインダクタンスに放電させる(振動放電)方法が採用される。すべてを同期させ、アルゴンの高温風圧が通過するタイミングで、磁場Bがほぼ定常状態になるようにする(放電周期:5ミリ秒)。
次の図は、1960年代に私の研究室で使用していたMHD実験用衝撃波風洞の様子である。
コンデンサは5kVで充電されていた。小型のコンデンサバンクは、マケットの電極を駆動するための電源として使用される。
問題:50,000アンペアを切り替える方法。答え:電気機関車用の古いイニチトロン(2000アンペアを切り替えるように設計されているが、25倍の電流でも多数の試験に耐えうるほど頑丈)を使用する。イニチトロンは、電力工学の専門家にはよく知られている。