Начало MHD3
..Пунктирная линия должна представлять собой область, где жидкость начинает отклоняться, чтобы освободить место для объекта.
...В сверхзвуковом режиме звуковые волны больше не могут «информировать» жидкость до того, как объект окажется на ней. Газ тогда «застигнут врасплох», и его реакция — образование ударных волн. Следовательно, целью было найти способ действовать на расстоянии, впереди объекта, чтобы управлять газом, побуждая его освободить место.
..Первое решение связано с проникновением профиля крыла в воздух со сверхзвуковой скоростью. Известно, что воздействие этого объекта на воздух вызывает резкое замедление потока. Поэтому логично было упростить течение газа вдоль профиля вблизи передней кромки, одновременно начав замедление газа в зоне до объекта. Это возможно при применении магнитного поля, перпендикулярного плоскости рисунка, с размещением двух стеновых электродов, как указано. Показаны линии тока электрического тока в газе. В результате возникает сила Лапласа (силы Лоренца, по англоязычной терминологии), подчиняющаяся «правилу трёх пальцев».
..Внизу общая картина поля электромагнитных сил, перпендикулярных линиям тока электрического тока.
..Таким образом, мы достигаем трёх целей:
..- Перед объектом начинается замедление жидкости в зоне до него.
..- Начинается отклонение потока жидкости.
...- Облегчается течение газа вдоль стенки.
...Сила электромагнитного поля на единицу объёма равна J B, где B — интенсивность магнитного поля, выраженная в теслах (один тесла равен десяти тысячам гауссов), а J — плотность электрического тока, в амперах на квадратный метр. Сила выражается в ньютонах на кубический метр.
..Плотность тока в один ампер на квадратный сантиметр (десять тысяч ампер на квадратный метр), умноженная на магнитное поле в 10 тесла, даёт силу в десять тонн на кубический метр газа — достаточно для того, чтобы обеспечить желаемое воздействие на поток.
..Сила наиболее интенсивна вблизи электродов, где ток концентрируется и плотность тока максимальна.
..Проблема, конечно, в том, чтобы пропустить такой ток через среду, которая по своей природе является отличным изолятором при нормальной температуре — воздух. Мы рассмотрим эту проблему позже.
..Вначале, в 1976 году, мы выбрали моделирование на основе гидравлических экспериментов. Жидкость была кислотной водой (для повышения электропроводности). Оставалось определить масштаб эксперимента. У нас была установка магнитного поля, дающая один тесла в нескольких кубических сантиметрах. Скорость потока составляла 8 см/с. Плотность воды — 1000 кг/м³, поэтому можно рассчитать минимальное значение J, при котором параметр взаимодействия:
где L — характерная размерность модели.
...Уничтожение волнового возмущения (волновой волны) было достигнуто с первого же испытания (1976). Мы проводили эксперименты на линзовых моделях, но первые испытания проводились на цилиндрической модели, на которой образовывалась волна, имитирующая отрывную ударную волну, устанавливающуюся на расстоянии от цилиндрического препятствия:
..При использовании магнитного поля, перпендикулярного плоскости рисунка, уничтожение волнового возмущения было достигнуто с помощью двух электродов, расположенных, как показано на рисунке. Также показаны положения полюсов электромагнита. Диаметр модели — 7 мм. Ширина электродов, встроенных в стенку — 2 мм.
...На приведённом выше рисунке показаны волны при отсутствии электромагнитных сил, а на следующем — после уничтожения передней волны.
...Силы Лапласа, возникающие при прохождении тока через кислотную воду, в сочетании с поперечным магнитным полем, соответствуют изображению ниже:
..Эти силы особенно интенсивны вблизи электродов, где ток концентрируется (максимальная плотность тока J). В зоне до объекта они вызывают замедление потока. Однако это поле сил не является достаточным для полного уничтожения системы волн. В экспериментах с цилиндрическим препятствием, оснащённым одним электродом, волны просто концентрировались в зоне после модели. Однако, как показано на рисунке, этого было достаточно для создания разрежения в «точке остановки», демонстрируя, что такой систему можно использовать также для МГД-пропульсии.
...Уничтожение всей системы волн может быть обеспечено, как это было проверено, с помощью этих гидравлических моделей, вокруг линзовой модели, при использовании трёх пар электродов. Действительно, если обратиться к предыдущему рисунку, видно, что появление волн Маха обусловлено сближением волн Маха в двух областях — перед и за моделью.
...Мы были первыми (диссертация доктора Бернара Лебрена), кто ввёл ключевую концепцию регуляризации сверхзвукового потока с помощью сил Лапласа, создав вокруг модели систему параллельных волн Маха:
..Вторая семейство характеристик — волны Маха — не показаны.
...Следовательно, необходимо три действия:
...- Препятствовать восстановлению волн Маха вблизи передней кромки модели, ускоряя поток в этой области.
...- Препятствовать их «расположению» (в «разрежающем веере») на боковой поверхности модели.
..- Наконец, снова ускорить поток вблизи задней кромки.
..Таким образом, система из трёх стеновых электродов:
...Магнитное поле было перпендикулярно плоскости рисунка, но для создания соответствующего поля сил оказалось необходимым (в компьютерных симуляциях) «вырезать» его, что можно было бы реализовать, используя несколько взаимодействующих соленоидов. Вблизи электродов силы Лапласа были условно показаны следующим образом:
...Диссертация Лебрена (публикация на 7-м международном коллоквиуме МГД в Цукуба, Япония, и на 8-м международном коллоквиуме в Пекине, 1990 год, а также в журнале The European Journal of Physics) доказала теоретическую возможность операции. Этот результат интересен по нескольким причинам. Действительно, когда мы ускоряем жидкость, мы передаём ей энергию, а когда замедляем — она отдаёт энергию. Почему? Потому что движение жидкости вдоль модели со скоростью V вызывает электродвижущую силу V × B. Эта сила стремится создать плотность тока J = σ (V × B), где σ — электропроводность, которая в сочетании с магнитным полем посредством силы Лапласа J × B = σ (V × B) × B
../../../bons_commande/bon_global.htm