Action MHD sur l’onde d’étrave d’un cylindre

L'action des forces de Laplace sur l'onde d'étrave créée par un fluide sur un profil cylindrique a été décrit dans plusieurs ouvrages et notes techniques. Jusqu'à maintenant, aucune vidéo, ni photo de cette expérimentation n'avaient été diffusées. Nous avons reproduit l'expérience, dans le cadre de Travaux d'Initiative Personnelle Encadrés (dont une part des objectifs de formation est l'initiation à la démarche de recherche), avec un étudiant de classes Prépa, le thème 2018 étant le transport.

Sans reprendre tout le détail des calculs , les effets que nous pouvions attendre de cette expérimentation sont la suppression de l'onde de choc, et une probable dépression à l'avant du cylindre, voir même une sur pression à l'arrière pouvant déboucher sur une poussée. Ci-après, un extrait du déroulement de l'expérimentation et des résultats obtenus.

Dispositif expérimental

Un liquide conducteur, ici de l'eau fortement salée, s'écoule le long d'un plan. Une pompe ferme le circuit. La hauteur d'eau est proportionnelle à la vitesse et dépend de la hauteur d'eau du bac en amont. C'est l'action sur cette hauteur d'eau qui détermine la vitesse de l'écoulement.

Un cylindre de 10 mm de diamètre, équipé d'un paire d'électrode est placé sur le plan d'écoulement, entrainant en amont de celui ci une montée de la hauteur d'eau.

Ce cylindre est placé entre deux aimants néodymes puissants permettant d'assurer dans l'entrefer un champs magnétique homogène élevé.

Il n'était pas possible d'utiliser un électroaimant de valeur correspondante.

Ce montage nous permet d'obtenir un champs de 5600 gauss sur quasiment l'intégralité de la surface couverte.

Paramètres de l'expérimentation :

• Densité de courant J = 10⁴ A/m²
• Champs magnétique B = 5600 G ( 0,56T)
• Diametre cylindre L = 10^-2m
• Vitesse d'écoulement V = 10^-1 m/s

Le nombre de Mach simulé est calculé par le demi-angle des ondes produit par une aiguille à la surface. Ici, nous avons obtenu 1,4.

Constat :

Lors de la mise sous tension, nous constatons la disparition de l'onde d'étrave, mais aussi le creusement du fluide. Une accélération et une augmentation de la hauteur du fluide à l'arrière du cylindre.

La prochaine étape sera surement la visualisation des écoulements, et pourquoi pas l'étendre à un profil d'aile.

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