Начало MHD5
...В гидравлическом аналоге распространение прямой ударной волны будет эквивалентно распространению "разбивающейся волны". Как мы можем создать такую волну? Достаточно создать небольшую глубину воды в части B и большую глубину воды в части A. В расширительном бассейне: ничего, вообще нет воды. В разрезе:
...Всё готово к испытанию. Быстро убираем перегородку шлюза. Масса окрашенной воды (например, с помощью флюоресцеина) внезапно вырывается в канал вниз по течению. Получаем следующее:
...Что мы наблюдаем? Начало разбивающейся волны, жидкостного фронта волны, который приводит в движение бесцветную воду. Однако фронт волны движется быстрее самой воды.
...Вниз по течению начинается волна разрежения, но более "мягкая". Это не ударная волна.
...Через небольшое время ситуация выглядит следующим образом:
...Волна разрежения достигает дна "резервуара". Расстояние между прозрачной водой, "продвинутой" и приведённой в движение, и границей раздела увеличилось. Таким образом, у нас есть пригодная для использования "вспышка", в которой чистая вода была приведена в движение, и, следовательно, её уровень повысился (гидравлический аналог давления в газе). Поэтому мы можем "работать" с этой вспышкой. Позже волна разрежения отражается от дна резервуара и быстро начинает догонять всю границу раздела — фронт волны.
...Видно, что если бы на стенке была установлена "наблюдательная иллюминатор", мы бы увидели, как во время "времени вспышки" эта масса чистой воды, приведённой в движение, проходит мимо. Всё это можно представить на "диаграмме x, t":
...У нас здесь точный гидравлический аналог работы "ударной трубы". Достаточно заменить шлюз "камерой высокого давления". Перегородка шлюза, управляемая вручную, будет медной диафрагмой, которая откроется, когда давление достигнет достаточного уровня (мы используем камеру сгорания). Тестовый канал становится испытательной трубой с постоянным сечением, изначально заполненной аргоном при низком давлении (13 мм рт. ст.). Что касается расширительного бассейна, это просто вакуумная ёмкость произвольной формы. Перегородка из бумаги заменяется мембраной из майлара, которая разорвётся, когда ударная волна достигнет её. Ниже приведена схематическая схема установки:
...Длина камеры высокого давления: 1,4 метра. Диаметр (тот же, что и у испытательной струи): 5,6 см. Длина испытательной струи: 6 метров. Внизу — красная медная мембрана, ослабленная насечками, и способ её открытия, образующий четыре лепестка, позволяющих газу свободно выходить. Камера высокого давления заполнена смесью H2 + 1/2 O2, а также гелием в качестве разбавителя. Расширительный бак — простая прочная ёмкость, способная выдерживать вакуум. Установка дополнена различными вакуумными насосами с лопастями, которые легко найти б/у и обеспечивают вакуум ниже 10-2 мм рт. ст. (10-2 торр), а также герметичными вакуумными клапанами. Добавьте батарею баллонов с водородом, кислородом, гелием и, конечно, аргоном.
...Газовая смесь, поджигается системой свечей, подключённых к источнику высокого напряжения. Поскольку эта система генерирует электромагнитные помехи, вся высоконапорная часть заключена в камеру Фарадея (деревянные стойки и медная сетка с ячейкой 1 мм). Просто, но эффективно. Шесть метров аргона при низком давлении превращаются в порцию сжатого газа (1 бар) и горячего (10 000 К) длиной около двадцати сантиметров. За ней немедленно следует "сгоревший газ", то есть смесь водяного пара и гелия.
...Вот и всё, что касается "горячей вспышки".
...В канале, где будут проводиться измерения и сам эксперимент MHD (сам по себе), сечение квадратное (5 см на 5 см). Поэтому необходимо вставить деталь, сложную в обработке, позволяющую перейти от круглого сечения к квадратному:
...Магнитные сопла MHD могут быть изготовлены из оргстекла (с частями, склеенными) или из слоистого пластика (прочность), с оптически качественным окном. Хотя температура аргона высока, она не повреждает детали сопла, поскольку продолжительность вспышки очень коротка (восемь десятимиллионных секунды).
...Для создания поперечного магнитного поля будут использованы два соленоида, расположенные следующим образом:
...На следующем рисунке один из соленоидов был снят, чтобы показать расположение макета (профиль линзовидного крыла):
...Объём магнитного сопла MHD, включая габариты, составляет порядка одного литра, а создаваемое магнитное поле должно достигать 20 000 гаусс (2 тесла), поэтому через обмотки соленоидов необходимо пропустить очень большой ток (50 000 ампер). Такой ток имеет тенденцию взорвать соленоиды, не из-за эффекта Джоуля, а просто из-за сил J × B, действующих непосредственно в обмотках. Необходимо оснастить медные обмотки своего рода "корсетом", например, из стекловолокна, залитого эпоксидной смолой.
...Поскольку сам эксперимент MHD (взаимодействие MHD) имеет очень короткую продолжительность, экономичным решением для создания таких токов является использование батареи конденсаторов, которые разряжаются в эту катушку индуктивности (осциллирующий разряд). Достаточно синхронизировать всё так, чтобы эксперимент (в момент прохождения горячей вспышки аргона) происходил в тот момент, когда магнитное поле B почти стационарно (период разряда: 5 миллисекунд).
...Следующий рисунок: ударная труба, оснащённая для экспериментов MHD, как она выглядела в моей лаборатории в 60-е годы.
...Конденсаторы заряжались до 5 кВ. Более скромная батарея конденсаторов использовалась для питания электродов макета испытания.
...Проблема: как коммутировать 50 000 ампер. Ответ: используя старый искровой пробойник от электровоза (разработан для коммутации 2000 ампер, но достаточно прочный, чтобы выдержать сотни испытаний при токе, в 25 раз превышающем номинальный). Искровой пробойник хорошо известен специалистам по силовой электронике.
../../../bons_commande/bon_global.htm
![Image1712](/lega...