Convertisseur magnétohydrodynamique - Magnetohydrodynamic converter

Un convertisseur magnétohydrodynamique ( convertisseur MHD ) est une machine électromagnétique sans pièces mobiles faisant intervenir la magnétohydrodynamique , l'étude de la cinétique des fluides électriquement conducteurs ( liquide ou gaz ionisé) en présence de champs électromagnétiques . De tels convertisseurs agissent sur le fluide en utilisant la force de Lorentz pour fonctionner de deux manières possibles : soit en tant que générateur électrique appelé générateur MHD , extrayant l'énergie d'un fluide en mouvement ; ou comme moteur électrique appelé accélérateur MHD ou entraînement magnétohydrodynamique , mettant un fluide en mouvement en injectant de l'énergie. Les convertisseurs MHD sont en effet réversibles, comme de nombreux appareils électromagnétiques.

Michael Faraday a d' abord tenté de tester un convertisseur MHD en 1832. Les convertisseurs MHD impliquant des plasmas ont été très étudiés dans les années 1960 et 1970, avec de nombreux financements gouvernementaux et des conférences internationales dédiées . Une application conceptuelle majeure était l'utilisation de convertisseurs MHD sur les gaz d'échappement chauds dans une centrale électrique au charbon , où il pouvait extraire une partie de l'énergie avec un très haut rendement, puis la passer dans une turbine à vapeur conventionnelle . La recherche s'est presque arrêtée après qu'il a été considéré que l' instabilité électrothermique limiterait considérablement l' efficacité de tels convertisseurs lorsque des champs magnétiques intenses sont utilisés, bien que des solutions puissent exister.

Production d'énergie MHD

Un générateur magnétohydrodynamique est un convertisseur MHD qui transforme l' énergie cinétique d'un fluide électriquement conducteur, en mouvement par rapport à un champ magnétique permanent, en électricité . La production d'électricité MHD a été largement testée dans les années 1960 avec des métaux liquides et des plasmas comme fluides de travail.

Fondamentalement, un plasma dévale à l'intérieur d'un canal dont les parois sont munies d'électrodes. Les électro-aimants créent un champ magnétique transversal uniforme dans la cavité du canal. La force de Lorentz agit alors sur la trajectoire des électrons entrants et des ions positifs, séparant les porteurs de charge opposés selon leur signe. Comme les charges négatives et positives sont spatialement séparées dans la chambre, une différence de potentiel électrique peut être récupérée à travers les électrodes. Alors que le travail est extrait de l'énergie cinétique du plasma entrant à grande vitesse, le fluide ralentit pendant le processus.

propulsion MHD

Un accélérateur magnétohydrodynamique est un convertisseur MHD qui transmet un mouvement à un fluide électriquement conducteur initialement au repos, en utilisant un courant électrique croisé et un champ magnétique appliqués tous deux dans le fluide. La propulsion MHD a été principalement testée avec des modèles de navires et de sous-marins en eau de mer . Des études sont également en cours depuis le début des années 1960 sur les applications aérospatiales du MHD à la propulsion des aéronefs et au contrôle des flux pour permettre le vol hypersonique : action sur la couche limite pour empêcher l'écoulement laminaire de devenir turbulent, atténuation ou annulation des ondes de choc pour le contrôle thermique et la réduction de l'onde traînée et traînée de forme, contrôle du débit d'admission et réduction de la vitesse du flux d'air avec une section de générateur MHD devant un scramjet ou un turboréacteur pour étendre leurs régimes à des nombres de Mach plus élevés, combinés à un accélérateur MHD dans la tuyère d'échappement alimenté par le générateur MHD via un système de dérivation . Des recherches sur diverses conceptions sont également menées sur la propulsion par plasma électromagnétique pour l'exploration spatiale .

Dans un accélérateur MHD, la force de Lorentz accélère tous les porteurs de charge dans le même sens quel que soit leur signe, ainsi que les atomes et molécules neutres du fluide par collisions. Le fluide est éjecté vers l'arrière et en réaction, le véhicule accélère vers l'avant.

Voir également

• Plasma (physique)
• Liste des articles sur le plasma (physique)
• Force de Lorentz
• Instabilité électrothermique

Les références

Lectures complémentaires

• Sutton, George W.; Sherman, Arthur (juillet 2006). Ingénierie Magnétohydrodynamique . Génie civil et mécanique de Douvres. Publications de Douvres. ISBN 978-0486450322.
• Weier, Tom ; Chatrov, Victor ; Gerbeth, Gunter (2007). "Contrôle de flux et propulsion dans les mauvais conducteurs". Dans Molokov, Sergueï S. ; Moreau, R.; Moffatt, H. Keith (éd.). Magnétohydrodynamique : évolution historique et tendances . Springer Science+Business Media. p. 295-312. doi : 10.1007/978-1-4020-4833-3 . ISBN 978-1-4020-4832-6.