磁流体动力学流体力学宇宙学
...磁流体动力学（MHD）是一个非常广阔的领域。基本概念的发明者是著名的英国科学家迈克尔·法拉第。磁流体动力学有两个方面。
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一方面，可以通过洛伦兹力 J × B 加速流体，这对应于磁流体动力学加速器。
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另一方面，可以将流体的动能和焓转化为电能。这对应于磁流体动力学发电机。在这样的装置中，当气体流动穿过横向磁场 B 的磁力线，以速度 V 流动时，会感应出电场 V × B，该电场作用于带电粒子，如自由电子或离子。
...有一本非常好的书（目前仅在科学图书馆中）：
Sutton & Sherman : "工程磁流体动力学", Mac Graw Hill Books Cie, 1967
适用于物理学家和研究生。
...我从1964年起就有磁流体动力学的个人经验。从1964年到1972年，我在马赛流体力学研究所工作。接下来是简化的参考文献（专注于较新的工作）：
(1) J.P. Petit : "超音速飞行是否可能？" 第八届磁流体动力学与发电国际会议。莫斯科，1983年。
(2) J.P. Petit & B. Lebrun : "通过洛伦兹力作用在气体中消除激波"。第九届磁流体动力学与发电国际会议。日本筑波，1986年
(3) B. Lebrun & J.P. Petit : "通过磁流体动力学作用在超音速流动中消除激波。准一维稳态分析和热阻塞"。欧洲流体力学杂志；B/流体，8，第2期，第163-178页，1989年
(4) B. Lebrun & J.P. Petit : "通过磁流体动力学作用在超音速流动中消除激波。非等熵二维稳态分析。抗激波准则，以及等熵流动的激波管模拟"。欧洲流体力学杂志，B/流体，8，第307-326页，1989年
(5) B. Lebrun : "通过理论方法抑制在离子化氩气流动中形成的激波"。能源学论文第233号。法国普瓦捷大学，1990年。
(6) B. Lebrun & J.P. Petit : "通过洛伦兹力场理论分析激波的消除"。国际磁流体动力学研讨会，北京，1990年。
...之后，我转向了天体物理学和理论宇宙学。在60年代，我们建造了基于高温激波管的短时磁流体动力学发电机。这种装置可以产生短时、高温、高速的流动，具有相对较高的压力。这不是一个低压风洞。典型参数如下：
气体：氩气
速度：2700米/秒
温度：10000开尔文
压力：1巴
电导率：4000毫西门子/米
...我们现在正在建设一个由私人资金资助的新实验室。我认为它将在2001年底之前投入运行。活动将涵盖不同的领域：
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高温气体实验 - 低温气体实验（常压下超音速空气流动）
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低压气体实验（模拟）。
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数值实验。
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水力实验（高速潜艇模型）。
...首先，为什么在中断了13年后重新开始？因为我们有了新的想法。1975年，我设想在密集空气中进行超音速飞行，不会产生音爆或湍流。我曾在科学期刊上发表过相关文章。当时这似乎是一个疯狂的想法。1975年，我和同事莫里斯·维顿（Maurice Viton）建造了一个水力实验，使用一个1特斯拉的磁铁。该磁场用于改变水流动中一个小模型的流动（8厘米/秒）。模型是一个7毫米直径的圆柱体。实验成功了，激波（流体力学专家知道，船产生的波与激波非常相似）完全被消除。我当时认为这个想法可能并不像看起来那么疯狂。
...在接下来的十年里，一切都非常困难，不是从科学的角度，而是从“政治”的角度来看。显然，这个新概念与飞碟有关。在气体实验中，这种“磁流体动力学气动”会被发光的等离子体包围，在低功率下呈红色，在高功率下几乎呈白色。如果机器有电极，它们看起来像“窗户”。此外，这种圆盘形机器（1975年在《巴黎科学院报告》中首次命名）在科学上是最佳的（磁流体动力学基础可能与经典流体力学基础不同），因此科学界对这个项目并不特别热情，即使科学基础是完全清晰的。
...我尝试在法国国家空间研究中心（CNES）（1979-1982年）和法国国家科学研究中心（CNRS）（1984-1986年）的实验室里开展研究。后一个实验室位于鲁昂，主任是瓦伦丁教授，现在已经退休。通过CNES，一些实验在图卢兹的法国CERT（技术研究与开发中心）进行，这是一个与军队关系密切的实验室。获得了一些资金，但在两次尝试中，军队愚蠢地迫使实验室让我离开我的科研岗位。不幸的是，这两方面的相关人员的科学背景都不足，研究失败了。很多钱被浪费了。因此，1987年我决定彻底放弃。但最近，一些新想法促使我重新回到这个领域。根据经验，我知道与法国机构合作会立即引发军事干预，就像过去多次发生的一样。因此，我们决定依靠自己的力量和资源重新开始。这可能听起来很疯狂。但在我看来，所有这些研究都可以使用过时的材料进行。此外，过去二十年里电子和计算机的价格大幅下降。许多优秀的研究人员现在已经退休，加入了我们。因此，我们决定在法国南部建立一个实验室。目前，我们正在收集过时的系统：电容器组、不同电压的电源、低压和高压、点火器、速调管、光学设备等，并将它们存储起来。当我们准备好所有必要的设备时，我们将很快采取行动。
...现在，让我们看看一些新的想法。
...如果您点击这里，您将可以阅读1975年发表的《科学院报告》中的笔记。如果您不懂法语，这里有一些简短的说明。以下是前三张插图。在图1中，一个圆盘形机器，配有赤道线圈，其交流电流产生交流磁场。这个磁场（感谢麦克斯韦先生）产生感应电场 E'，它倾向于产生环形感应电流。将这些电流 J' 与磁场的瞬时值结合，得到径向力（霍尔效应被认为可以忽略不计），即时间相关的径向力 J' × B，这些力交替地朝外和朝内。因此，想法是这样的：假设我们可以在圆盘附近产生非稳态电离，随时间控制，我们就可以利用圆盘顶部的离心径向力和圆盘底部的向心径向力来作用于流体。
...在下一张图中，我们机器周围预期的感应气流：
...计算表明，吸力效应可能非常强，足以在机器的驻点（沿其轴线移动）完全消除激波的形成。技术问题是控制壁附近随时间变化的电离。我们最初设想了一个类似“狼夹”的装置：
...想象一下，壁上有一个小的锥形孔，沿着其轴线有一个“销”。在锥面交点处，有一个圆形电极（阳极）。中央电极（呈销状）带负电。然后，周围的空气中会发生电弧放电，如上图所示。与这种电弧放电相关的磁场倾向于将自由电子推开并提供能量。我们认为它可以在空气中产生短寿命的负离子，从而在这些离子的寿命内实现磁流体动力学相互作用。在设备齐全的实验室中可以进行研究，但我们没有。从1973年起，我一直在天文台，这并不是进行等离子体物理实验的理想场所。
...无论如何，在70年代末，机器的一些有趣方面被发现。等离子体专家知道，磁压倾向于将电弧放电推开。我们在低压空气实验中经历了这一点。解决方案很快找到了。我们决定使用三个线圈，一个大和两个小，如下面的图所示：
...左边：机器的轴线。上方和右边：三个线圈的示意图布置，显示电流的方向。图中显示了磁力线。我们看到，B 的最大表面靠近一个圆锥的一部分（包含两个线圈的圆）。灰色区域：约束体积，等离子体倾向于位于其中。实验上立即成功。然后，为了优化磁流体动力学相互作用，机器的壁必须垂直于磁力线。最后，这是我们的无电极磁流体动力学气动的典型外观，利用感应现象和脉冲电离，根据磁流体动力学原理优化：
...您明白为什么我们与科学界、军队、政治家等有麻烦了。
...短时间电离很难处理。
低温气体磁流体动力学实验。
...但最近，一个新的想法出现了，如下面的图所示：
...模型的壁是聚四氟乙烯制成的。在两个聚四氟乙烯壳体中，嵌入了线圈（赤道线圈和两个“约束线圈”）。将使用两个速调管，调整到两个独立的波导中。这两个元素在图中表示。它们是同轴的黄铜圆筒。当一个在运行时，另一个停止，依此类推。混合的薄黄铜片（红色）作为扩散器，投射微波。位于对称平面的黄铜板阻止用于电离空气的微波从机器的另一侧进入。在下一张图中，我们展示了当微波沿中央通道流动，被顶部的薄混合黄铜片扩散，穿过聚四氟乙烯，然后形成一层薄薄的电离空气。3 GHz的微波最适合在常压下电离空气，电离气体吸收微波。因此，电离将被限制在一层薄薄的区域内。
...似乎使用这样的装置，相对容易在圆盘形模型附近创建随时间变化的电离状态。同时，也很容易同步三个线圈中的交流电流。因此，这样的模型可以非常强烈地吸入其前方的空气。当然，这取决于磁场的强度（磁流体动力学相互作用参数必须足够高）。不需要长时间消除激波。只能在短时激波管中进行短期实验。我们必须建造它。从图上来看，这个激波管基于一个大型真空罐，每次试验时通过强大的真空泵将内容物排出（我们已经有一台）。左边：超音速通道。通道和储罐之间：一个聚酯薄膜。当泵将储罐中的压力降低到足够低时，薄膜破裂。流动的典型持续时间：几分之一秒。
...这个简单的想法足够令人兴奋，决定重新开始磁流体动力学研究。下一张图：圆盘形模型的另一个视图：
...接下来：一个“被动”模型周围的预期气流。激波系统。
接下来：在洛伦兹力作用下消除激波后的气流：
...我们计划进行“磁流体动力学水动力学”实验，即高速潜艇。
高温气体磁流体动力学实验。
...在实验室中，将建造一个由激波驱动的风洞（称为激波管）。下图是磁流体动力学装置的示意图。
...下一张图：装置的磁流体动力学部分。
...下一张图显示了两个线圈和磁流体动力学通道：
...在这样的装置中，1967年在马赛流体力学研究所成功实现了等离子体加速，证明了洛伦兹力在控制超音速流动方面的有效性。入口速度（纯氩气，1巴，10000开尔文）：2750米/秒。出口速度：8000米/秒！！
下一张图：1987年计划的超音速激波管中平板翼模型的位置：
...伯纳德·勒布伦（Bertrand Lebrun）的博士论文（1987年），发表在《欧洲流体力学杂志》上，以及两次国际磁流体动力学会议（1987年筑波，1990年北京）上的演讲，都集中在通过激波驱动风洞提供的高温氩气（10000开尔文）中消除前激波。今天，我们打算进行这项关键实验。从图上来看，可以在某种“翼”（二维流动）的前端检测到附着的激波，这可以通过激光干涉仪（1965年在马赛流体力学研究所开发）来证明。右边是我们期望在高温氩气流动中消除激波后得到的照片。
...因为我们现在有（理论上的）可能进行低温气体实验，这项高温氩气实验似乎显得多余。但我们更倾向于将这两个目标作为并行研究。