Les propulseurs MHD (MagnétoHydroDynamiques) :
Introduction
Propulseur plan immergé
Propulseur circulaire immergé
Introduction à la MHD (MagnétoHydroDynamique)
La MHD, c'est l'étude des mouvements d'un fluide conducteur en présence s'un champ magnétique. Le premier à avoir parlé de MHD a été le physicien/chimiste britannique Mickael FARADAY. Actuellement, on la rencontre en astrophysique ainsi que dans quelques applications industrielles comme les pompes qui assurent la circulation du sodium liquide dans les réacteurs nucléaires de type surgénérateurs.
Principe :
Ce principe obéit à une règle dite "règle des trois doigts"
Ici :
I représente l'intensité du courant qui traverse le fluide entre les deux électrodes
B représente l'intensité du champ magnétique
F représente la force de Laplace
Les propriétés MHD peuvent êtres utilisés soit pour produire de l'énergie électrique ou magnétique soit pour la convertir en énergie cinétique.
Dans le cas de la propulsion MHD par exemple, on peut générer une force F (dite de Laplace) à l'aide d'un champ magnétique B perpendiculaire à celle-ci ainsi qu'un courant d'intensité I lui aussi perpendiculaire aux deux autres vecteurs F et B. (voir schéma ci-dessus)
La Force F générée est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique ainsi qu'à l'intensité du courant circulant dans le fluide.
A quoi cela pourrait servir ?
La propulsion MHD nécessite d'être utilisée à travers un fluide suffisamment conducteur de courant. Elle peut être donc utilisée dans l'eau de mer (qui conduit la courant grâce au sel dissous qu'elle contient) mais aussi dans l'air atmosphérique. Comment ? L'air n'est-il pas un isolant ? Oui en effet mais il suffirait de l'ioniser grâce à de hautes températures ou à l'action de micro-ondes qui le rendrait suffisamment conducteur pour ce système de propulsion.
Pourquoi utiliser la propulsion MHD ? Quels en sont ses avantages ?
Tout corps qui évolue dans un fluide à une vitesse supérieure à celle des ondes de surfaces génère une onde (dite onde de Mach).
Prenons des exemples :
Placer le bout de votre doigt dans l'eau, il va générer une onde, garder l'extrémité immergée, et déplacer très lentement votre doigt dans l'eau, si le déplacement est lent, la vitesse de votre doigt est inférieure à la vitesse des ondes de surface, et par conséquent, aucune onde se forme. Mais si vous accélérez la vitesse, des ondes vont de former car la vitesse sera supérieure à celle des ondes de surface.
Cette technique pourrait être avantageuse pour un sous-marin par exemple ; on pense qu'il pourrait évoluer à des vitesses supérieures aux 300 Km/h tout en gardant une grande discrétion.
Prenons maintenant le cas d'un avion supersonique, lorsqu'il évolue à une vitesse inférieure à Mach 1, il est donc en subsonique et lorsqu'il va passer Mach 1 (col sonique), il va générer une onde de choc : le fameux "bang".
On peut aisément grâce à la MHD, empêcher cette onde de choc ainsi que de nombreux frottements de l'air sur l'avion qui limite sa vitesse notamment en basse altitude.
Les Inconvénients ?
Hé oui. Là évidemment, les inconvénients importants sont les pertes d'énergie essentiellement dissipées en chaleur. En effet, les électrodes chargées de rendre le fluide conducteur, les solénoïdes qui créent le champ magnétique, et les micro-ondes qui ionisent l'air pour le rendre conducteur occasionnent de nombreuses pertes d'énergie.
Ainsi que la création d'un environnement hostile (champ magnétique puissant et température élevées par micro-ondes) qui peuvent êtres dangereux et gênants pour les systèmes électroniques ; mais ces problèmes peuvent se résoudre. Le plus gros problème étant les pertes d'énergie.
Un moyen pour éviter les pertes thermiques d'énergie par "effet joule":
Le moyen existant pour éviter les pertes thermiques par "effet joule" est la "Supraconduction". Certains matériaux, lorsqu'ils sont abaissés à des températures très froides (cryogéniques), deviennent supraconducteurs, c'est à dire qu'ils ne présente plus de résistance au passage du courant et aucune perte thermique ne se réalise plus. Lorsqu'on envoie un courant dans une solénoïde, une partie de l'énergie permet de créer un champ magnétique et une autre grande partie est convertie en chaleur. Avec une solénoïde supra-conductrice, il suffirait d'y envoyer un courant de départ et celui-ci permettrai de créer un champ magnétique pendant autant de temps que la solénoide sera supraconductrice. Malheureusement, là aussi, pour qu'un matériaux soit supraconducteur, il faut le refroidir à des températures critiquement basses et ce refroidissement consomme de l'énergie. On espère un jour pourvoir posséder de matériaux supra-conducteurs à des conditions plus acceptables et cette découverte si elle se réalise et je le souhaite bien, permettra de nombreuses révolutions dans bien des domaines.
Propulseur plan immergé
PROPULSEUR MHD V1.0
Le but ce test est de vérifier l'effet réel du passage du courant dans une fluide
lorsque celui ci est soumis a un champ magnétique,tel que décrit par l'effet MagnétoHydroDynamique.
DESCRIPTION DU MONTAGE:
Courant de traversée mesuré:40mA
Tension appliquée aux electrodes:12V
Champ magnétique des aimants utilisés:environ 600Gauss en surface (0,06 T)
Fluide utilisé:Eau courante chargée en sel (NaCl) pour en augmenter la conductivité
De petites gouttes d'encre dans le fluide sont utilisées pour visualiser son mouvement
Schéma du montage:
<img border='0' alt='image' src="http://blackstallion.free.fr/MHD/MHDSCH1.jpg">
Video du montage:
http://blackstallion...fr/MHD/mhd1.avi
CONCLUSION:
L'effet annoncé se manifeste dès que le courant est établi dans le fluide.
La faible vitesse du fluide entre les 2 electrodes s'explique par le fait des faibles valeurs mises en jeu dans ce test (seulement 12x0.04 = 480mW ! ! !).
Ce test est très encourageant et le mode de propulsion MHD semble etre très prometteur.Affaire a suivre!
Propulseur circulaire immergé
PROPULSEUR MHD V1.1
DESCRIPTION DU MONTAGE:
Le propulseur V1.1 se compose de 2 electrodes annulaires concentriques disposées a la surface d'une plaque d'aimants et perpendiculaires au champ magnétique créé par celui-ci.
<img border='0' alt='image' src="http://blackstallion.free.fr/MHD/Rotmhd1.jpg">
La répartition des vecteurs courants/champ magnétique laisse présager une répartition du vecteur Force de la facon suivante:
<img border='0' alt='image' src="http://blackstallion.free.fr/MHD/Rotmhd2.jpg">
Le but de ce montage est de vérifier de nouveau l'existence de la force MHD ainsi que la mise en evidence de l'effet Hall (altération de la trajectoire rectiligne du courant lorsqu'il est soumis a un champ magnétique perpendiculaire a lui-même).
Le test sera efffectué en milieu liquide (eau salée) afin de visualiser au mieux les ecoulements induits par un tel système.
RESULTATS DU TEST:
Un test couronné de succès ! l'effet Hall additionné a l'effet MHD est parfaitement visible.
L'effet Hall se manifeste par une création de "tourbillon" entre les 2 electrodes (le courant qui traverse l'eau de l'une vers l'autre le fait en "crabe",de façon courbe.
a cet effet de rotation vers la droite s'ajoute l'effet MHD qui expulse le liquide vers l'exterieur de l'electrode periphérique.
Note:l'inversion des polarités du montage inverse le sens de la force de laplace.
l'inversion du pole de l'aimant inverse le sens d'incurvation du parcours du courant,et donc le sens du "vortex" crée entre les 2 electrodes.
Video du montage: (ejection d'une bulle d'encre stagnant au centre des electrodes vers l'exterieur ...)
http://blackstallion...D/circ-mhd2.avi
Auteur : Stéphane (2001, étudiant génial
Ce petit travail est remarquable, sachant qu'il provient d'un étudiant en classe de Terminale Scientifique.










