On solution of higher approximations to boundary layer flows

Résumé Pour trouver des approximations d'un ordre élevé dans les problèmes de couche limite, l'auteur propose une méthode qui unifie le approches de Meksyn et Görtler. Les valeurs initiales, pour les approximations successives de Görtler, sont evaluées à l'aide de la methode de Meksyn. Toutes les valeurs initiales sont obtaneues par différentiation d'une seule équation. Les résultats obtenus sont au moins équivalent à ceux obtenus par la méthode de Hsu, avec considérablement moins de calculs.     

Application of the generalized Siewert-Burniston method to locating zeros and poles of meromorphic functions

Summary The generalized Siewert-Burniston method for the determination of the zeros of an analytic function inside a simple closed contourC in the complex plane is modified to be applicable to the determination of both the zeros and the poles of a meromorphic function insideC. The method is based again on the solution of a homogeneous Riemann-Hilbert boundary value problem onC and the values of the meromorphic function onC are sufficient for the application of the method.

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Résumé La méthode de Siewert et Burniston généralisée pour la détermination des zéros d'une fonction analytique à l'intérieur d'un contourC simple fermé dans le plan complexe est modifiée pour être applicable à la détermination des zéros ainsi que des pôles d'une fonction méromorphe à l'intérieur deC. La méthode se base encore une fois à la résolution d'un problème de valeurs aux limites de Riemann-Hilbert surC; les valeurs de la fonction méromorphe surC étant suffisantes pour l'application de la méthode.

     

On the back-scatter cross-sections of ice spheres

Résumé La section droite de diffusion arrière de sphères de grand diamètre constituées par de la glace ou une matière (Stycast) ayant le même indice de réfraction est envisagée d'une manière à la fois théorique et expérimentale. La section droite est évaluée théoriquement par l'application d'une méthode d'optique géométrique simplifiée dans laquelle on considère seulement les réflexions sur les faces avant et arrière de la sphère. Dans le domaine du rapport diamètre/longueur d'onde de l'ordre de 1,3 à 6,7, les résultats obtenus par cette méthode s'accordent bien avec le calcul rigoureux de la section droite obtenu par la solution de l'équation demie. Pour des diamètres plus grands, la solution approchée sous-estime la section droite demie par un facteur qui est cependant plus petit que 3. La théorie simplifiée est étendue au cas de sphères diélectriques ayant leur surface partiellement couverte par une couche réfléchissante.Des données expérimentales sur la diffusion arrière, à une longuer d'onde de 3,22 cm, par des sphères en Stycast recouvertes d'une calotte sphérique de petite dimension, sont présentées dans le but d'illustrer la théorie précédente. En effet, les résultats obtenus, pour toutes les positions de la calotte sphérique au cours de sa rotation autour d'un axe vertical, sont en plein accord, dans la limite des erreurs expérimentales, avec la théorie faisant intervenir la composition de 3 parcours optiques principaux.

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A summary of this work was presented at the Tenth Weather Radar Conference, Washington, D. C., April 22–25, 1963.     

The reduction of boundary value problems to Fredholm integral equations of the second kind

Résumé Une méthode générale est obtenue pour réduire une classe de problèmes aux limites à la résolution d'une équation deFredholm de seconde espèce. La méthode et un secteur d'une sphère évidé situé (a) entre deux plans parallèles et (b) dans un cylindre circulaire. Le problème hydrodynamique du flux dans un cylindre contenant un disque et le problème électrostatique pour un secteur d'un sphéroïde allongé sont aussi examinés.     

Flow in an occluded circular cylindrical tube with permeable wall

Résumé L'éoulement d'un liquide dans un tube à paroi perméable se rencontre dans plusieurs problèmes d'ingénieur, tels que la purification de l'eau, l'osmose inverse, l'écoulement dans un milieu proeux, etc. Cet exposé traite un problème physiologique, à savoir, l'écoulement du sang dans les plus petits vaisseaux sanguins, les «capillaires».L'expérience de «micro-occlusion» de Landis (1927) était un pas important dans le problème du transport fluidique à travers un vaisseau sanguin. Récemment, Zweifach et Intaglietta (1966, 1968) ont obtenu des données importantes grâce à une expérience perfectionnée du type de celle de Landis. L'interprétation de ces expériences se fonde sur l'hypothèse de Starling de l'interaction des pressions osmotique et hydrostatique. Dans cet ouvrage, on étudie un modèle simplifié du transport fluidique à travers la paroi d'un vaisseau sanguin capillaire. On donne une méthode analytique pour étudier l'appliation de l'hypothèse de Starling au mouvement d'un fluide visquex dans un tube circulaire occlu. On suppose que les pressions hydrostatique et osmotique de l'espace extérieur entourant le tube aient les mêmes valeurs d'équilibre avant et après l'occlusion, de sorte que l'écoulement de masse à travers la paroi du tube, conformément à l'hypothèse de Starling, est simplement proportionnel au changement de la pression hydrostatique à travers le paroi. La solution démontre que, quand la constante de perméabilité dépasse une certaine valeur, l'éoulement axial amont détermine le mouvement fluidique; et que l'écoulement à travers la paroi du tube est plus ou moins indépendant de la perméabilité de la paroi. Quand la constante de perméabilité est petite, l'écoulement à travers la paroi est proportionnel à la perméabilité.L'hypothèse de Starling étant applicable à la dialysation des membranes, la présente démonstration a d'autres domaines d'application pour l'ingénieur. Cette méthode d'analyse peut être appliquée pour résoudre un type général du problème de valeur de limite associée à l'équation de Stokes dans laquelle deux conditions indépendantes sont données pour la surface et l'une des extrémités de la région cylindrique circulaire.     

Plane gasdynamic flows with orthogonal magnetic and velocity field distributions

Résumé Nous considérons ici les propriétés d'écoulements magnétohydrodynamiques permanents, à deux dimensions, d'un fluide élastique non-visqueux et non-conducteur de la chaleur ayant une conductivité électrique infinie, lorsque les champs magnétiques et de vitesse sont partout orthogonaux. On montre qu'un tel écoulement peut être effectivement rattaché à une classe à quatre paramètres d'écoulements compressibles à deux dimensions d'un fluide non-conducteur. En admettant une équation d'état approximatif, on montre de plus que ces écoulements magnétohydrodynamiques peuvent être assimilés à des écoulements irrotationaux, de fluides incompressibles et non-conducteurs, à condition que les variations de vitesse restent limitées. A titre d'exemple, la théorie est appliquée à l'écoulement dans un canal.     

Übersprechen bei gekoppelten Leitungen und nichtlinearen Abschlüssen

Résumé Cet article présente une méthode éxacte de calcul des réflexions et des interférences dans un système quelconque de conducteurs parallèles. Aux deux extrémités de chaque conducteur est connectée une résistance non-linéaire.D'abord, les équations différentielles générales d'un système de N conducteurs sont résolues. A titre d'exemple, la solution d'un système symétrique de 3 conducteurs (2 conducteurs identiques par rapport à ia terre) est calculée en détail.Il est ensuite montré, à l'aide de l'exemple du système symétrique de 3 conducteurs, comment les résistances terminales à caracteristiques non-linéaires quelconques sont considérées en tant que conditions aux limites des équations différentielles. La méthode décrite a été développée pour le calcul des systèmes digitaux ayant de longs conducteurs et les résultats concordent très bien avec les mesures.     

Some exact solutions for nonlinear desorptive diffusion

The existence is pointed out of a class of exact solutions for desorption which can be obtained by means of a simple inversion method. This method is related to that proposed by Philip (1960) for sorption and redistribution and it consists of the inversion of the diffusivity equation of Matano (1933) and Bruce and Klute (1952). Some of the exact solutions can be useful in the study of problems encountered in flow in porous media.

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Résumé On démontre l'existence d'une classe de solutions exactes pour le problème de désorption qui peuvent être obtenues par une méthode d'inversion. Cette méthode correspond à la méthode proposée par Philip (1960) pour sorption et rédistribution, et elle consiste de l'inversion de l'équation pour la diffusivité de Matano (1933) et de Bruce et Klute (1952). Quelques unes de ces solutions peuvent être utiles dans l'étude du mouvement de fluides en milieux poreux.

     

Magnetogasdynamic flows in two dimensions with orthogonal magnetic and velocity field distributions

Résumé Nous considérons ici les propriétés d'écoulements magnéto-hydrodynamiques permanents, à deux dimensions, d'un fluide élastique non-visqueux et non-conducteur de la chaleur ayant une conductivité électrique infinie lorsque les champs magnétiques et de vitesse sont partout orthogonaux. En employant partout une formulation intrinsèque, on montre que, dans certaines limites, ce genre d'écoulement peut être réduit à celui d'un gaz sans champ magnétique. On donne des exemples qui illustrent cette technique.     

A note on plane nonlinear creep of free boundaries

Résumé On montre que la déformation plane et quasi-statique d'un corps incompressible qui est non-linéairement visqueux du second ordre, et dont les frontières sont soumises aux tractions données, ne peut être distinguée de celle d'un corps fluide, ayant les mêmes frontières et les mêmes tractions prescrites, qui est linéairement visqueux et incompressible. Ainsi, les solutions données préalablement (Berg, 1964) pour le fluage plan des frontières libres de tractions s'appliquent également au fluage plan et nonlinéaire du second ordre des frontières libres de tractions. Cela signifie en particulier que dans le fluage plan les effets visqueux du second ordre ne peuvent pas donner lieu à l'irréversibilité cinématique de la déformation d'une surface libre. Les résultats des effets du second ordre sont quelque peu étendus pour montrer que dans le cas le plus général d'un fluide non-linéaire et incompressible les problèmes de fluage plan peuvent se simplifier si l'on incorpore dans le champ de pression une partie des contraintes non-linéairement visqueuses.     

A method of parameter differentiation applied to flow in porous annuli

A general noniterative method of solution of nonlinear boundary value problems involving a parameter is presented. Through a parametric differentiation of the original system, the boundary value problem is converted into an initial value problem with the parameter as the independent variable and differentiation with respect to the original variable is completely eliminated. A step by step integration with respect to the parameter of the newly obtained initial value system yields a large family of solutions which may be of practical interest when the parameter chosen is of physical significance.The method is applied to study the effect of uniform wall suction and injection on the laminar flow in an annulus. The integration is carried out with respect to the transpiration Reynolds number and the deviation from the Poiseuille flow can be seen at each step of integration.

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Résumé Une méthode générale non itérative est développée pour résoudre des problèmes aux limites non linéaires contenant un paramètre. La dérivation du système différentiel par rapport au paramètre transforme le problème en un problème aux valeurs initiales, où la variable indépendante est le paramètre et où la dérivation par rapport à la variable d'origine est complètement éliminée. L'intégration du nouveau système par rapport au paramètre est menée pas à pas et conduit à une famille de solutions qui peuvent être d'intérêt pratique si le paramètre a une signification physique.La méthode est appliquée à l'étude de l'écoulement laminaire d'un fluide dans un tube annulaire à parois uniformément perméables. La variable d'intégration est le nombre de Reynolds de transpiration et la déviation par rapport à l'écoulement de Poiseuille peut être déterminée à chaque pas d'intégration.

     

Approximation de quelques problèmes de type Stokes par une méthode d'éléments finis mixtes

Résumé Nous présentons dans cet article une méthode d'éléments finis mixtes qui permet la résolution des équations de Stokes avec des conditions aux limites de type Fourier ou Neumann. Pour cette méthode nous démontrons que les estimations de l'erreur d'approximation sont optimales; en vitesse et en pression. Ces résultats de convergences généralisent à ce type non standard de conditions aux limites les travaux de Glowinski-Pironneau [9, 10] pour le probleme de Stokes avec des conditions aux limites de Dirichlet.

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Mixed-finite element approximation of stokes type problems

Summary We present in this paper a mixed-finite element approximation of Stokes equations with boundary conditions of Fourier's or Neumann's type. For this approximation we prove that the error estimates for the velocity-vector and for the pressure are optimal. These results of convergence generalize to this kind of boundary conditions the Glowinski-Pironneau's approximation of Stokes problem with Dirichlet's boundary conditions [9, 10].

     

Géométrie systolique des sommes connexes et des revêtements cycliques

Nous étudions la constante systolique de la somme connexe de n exemplaires d’une variété M en fonction de ce nombre. Le comportement asymptotique de cette constante, connu dans le cas deux dimensionnel, demeure un problème ouvert dans les dimensions plus grandes que deux. Nous exhibons une borne supérieure, montrant ainsi que la croissance de la constante systolique en fonction de n est toujours plus lente que la croissance linéaire. La méthode utilisée est appliquée à l’étude du comportement systolique des revêtements cycliques en fonction du nombre de feuilles.     

Application of the Cauchy theorem to the location of zeros of sectionally analytic functions

Summary A new method for the derivation of closed-form formulae for the zeros of sectionally analytic functions in the complex plane is proposed. This method is based on the Cauchy theorem in complex analysis (in a generalized form) and it does not require the solution of any boundary value problem along the discontinuity interval. As an application, the classical transcendental equationw=tanh (p w+q), appearing in a physical problem, is solved in closed form. Numerical results are also presented.

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Résumé Une nouvelle méthode pour la dérivation de formules analytiques pour les zéros des fonctions analytiques par morceaux dans le plan complexe est proposée. Cette méthode se base sur le théorème de Cauchy dans l'analyse complexe (sous une forme généralisée) et elle n'a besoin de la solution d'aucun problème à valeurs aux limites le long de l'intervalle de discontinuité. Comme une application, l'équation transcendentale classiquew=tanh (p w+q), apparaissante dans un problème physique, est résolue analytiquement. Des résultats numériques sont présentées aussi.

     

Optimal coordinates for three-dimensional incompressible laminar boundary layers

This paper summarizes the basic theory of optimal coordinates for the three-dimensional incompressible boundary layers. Though in essence the results obtained in this paper form an extension of Kaplun's work in two dimensions, the additional considerations due to three-dimensionality have extended the scope and applicability of the theory of optimal coordinates to more complicated situations.

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Résumé Cet article résume la théorie fondamentale des coordinées optimales pour les couches limites incompressibles à trois dimensions. Les résultats donnés dans cet article ne sont essentiellement que la continuation des recherches de Kaplun faites sur les couches limites à deux dimensions; mais les considérations supplémentaires dues à la tri-dimensionalité ont permis d'augmenter la portée et les applications de la théorie des coordinées optimales à des situations plus compliquées.

     

A kinematical study of Kirchhoff-Rayleigh flow

Summary A method of calculating the separated flow of a viscous fluid is proposed, which allows to split up properly the boundary condition problem from the viscous phenomena. The theory is developed for the flow past a plate and yields wakes of finite extension having an underpressure which depends directly on the amount of vorticity diffusion and dissipation occurring in the fluid. Application of the method to real flows shows good agreement between the calculated and the measured velocity distributions in front of the plate and in the wake.

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Résumé Une méthode de calcul de l'écoulement décollé d'un fluide visqueux est proposée qui permet de séparer clairement le problème aux limites des phénomènes visqueux. La théorie est développée pour l'écoulement autour d'une plaque et donne des sillages de longueur finie ayant une dépression de culot directement dépendante de l'intensité de la diffusion et dissipation de la vorticité se produisant dans le fluide. L'application de la méthode à des écoulements réels montre une bonne concordance entre les répartitions de vitesse calculées et mesurées sur le devant de la plaque et dans le sillage.

     

Free convection on a horizontal plate

Résumé Cette communication montre qu'une erreur de signe conduisitK. Stewartson (1) à une fausse conclusion en ce qui concerne les conditions d'existence des couches limites résultant de convection libre dans le cas d'une plaque plane horizontale. De plus, des systèmes à vitesse transversale finie et possédant une température de surface non uniforme ont été analysés, et les résultats pour le transfert de chaleur et de moment sont donnés.     

Méthode de mesure de la chaleur spécifique par température croissante ou décroissante

Résumé L'obtention des valeurs expérimentales de l'entropie, à l'équilibre, à partir des grandeurs thermiques, est rendue compliquée pour un supraconducteur se trouvant dans une phase mélangée, mixte ou intermédiaire, par le comportement irréversible observé en général dans les échantillons réels. Il est possible de réduire, voire supprimer l'incertitude dans l'interprétation des résultats si l'on détermine les variations d'entropie non seulement pour des températures et champs magnétiques croissants, mais également pour des températures et champs décroissants. On décrit une méthode de mesure de la chaleur spécifique, valable pourT<10°K, inspirée de la méthode d'impulsion d'une part, en ce sens qu'elle a l'avantage de travailler sur des états de quasi équilibre en température du système, et de la méthode de refroidissement continu d'autre part, puisqu'elle utilise une perte thermique permettant la mesure par température décroissante. Le modèle théorique correspondant au dispositif expérimental est traité complètement du point de vue mathématique. Les erreurs systématiques propres à la méthode peuvent être réduites à moins de 0.5% et des variations de température de quelques millidegrés peuvent être encore mesurées avec une précision de l'ordre du pourcent. Le procédé convient donc bien à l'étude détaillée des transitions de phase supraconductrices.

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Summary It is difficult to obtain equilibrium values of entropy from measured thermal quantities, for superconductors in a mixed phase, because of irreversible behavior generally observed in real samples. It is possible to reduce, even suppress, the uncertainty arising from interpretation of results, if entropy variations are determined not only for increasing magnetic field and temperature, but also for decreasing field and temperature. A method to measure the specific heat is described, which is valid forT<10°K. As in the case of the heat burst method, the advantage is that the determination occurs from quasi-equilibrium states in temperature of the system. In addition, a heat leak allows us also to make measurements with decreasing temperature, as in the cooling curve method. The theoretical model corresponding to the experimental arrangement is thoroughly analysed from a mathematical point of view. Systematic errors, arising from the method itself, may be reduced to less than 0,5% and temperature variations of a few milli-degrees can still be measured with a precision of the order of 1%. This procedure is then well adapted to the detailed study of superconducting phase transitions.

     

The indentation of elastic and viscoelastic strips by rigid or elastic cylinders

Résumé Nous examinons les effets produits par la compression d'une bande élastique infinie entre deux cylindres élastiques à surface lisse d'une part, et par celle d'une bande visco-élastique entre deux cylindres rigides à surface lisse d'autre part. Nous déterminons en particulier la distribution de la pression sur la surface de contact. La pression de contact est donnée par une équation intégrale singulière dont le noyau peut être ramené avec une très bonne approximation à un logarithme plus un polynôme, cette dernière équation intégrale pouvant alors être résolue sous forme fermée. Il apparaît ainsi un paramètri géométrique, définissant le rapport entre l'épaisseur de la demi-bande et le rayon du cylindre, et nous obtenons des solutions valables, dans le cadre de l'approximation infinitésimale des contraintes, pour des valeurs de allant jusqu'à l'ordre de 10^–3, cas correspondant à une bande mince. D'autre part,on obtient un résultat très voisin de la solution du problème du demi-plan lorsque est de l'ordre de 10, cas correspondant à une bande épaisse. Ces deux solutions sont déduites pour la bande élastique, tandis que dans le cas visco-élastique, on a présenté la solution de la bande mince.     

Nonlinear instability of flow in a rectangular pipe with large aspect ratio

Summary The stability of flow in a rectangular pipe with large aspect ratio can be studied by regarding the flow as a perturbation of plane Poiseuille flow. In the central region of the pipe, the disturbance has the form of a slowly modulated wave. The amplitude equation for this wave at slightly supercritical Reynolds numbers is identical with that for the unbounded flow. The regions in the vicinity of the side walls are studied and the boundary conditions for the amplitude equation at the walls are obtained. It is shown that the critical Reynolds number is only increased by a term proportional to (depth/width)², so that even moderate aspect ratios should be suitable for studying unbounded plane Poiseuille flow instability.

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Résumé Une perturbation de l'écoulement plan de Poiseuille permet d'étudier la stabilité de l'écoulement dans une conduite rectangulaire à grand rapport d'allongement. Dans la région centrale de la conduite, la perturbation se comporte comme une onde lentement modulée. L'équation donnant les amplitudes de cette onde est exactement celle de l'écoulement libre pour des nombres de Reynold légèrement au-dessus de la valeur critique. On étudie les régions voisines des parois et on obtient ainsi les conditions aux limites pour l'équation des amplitudes. On démontre que le nombre de Reynold critique n'est augmenté que d'un terme proportionnel au rapport (profondeur/largeur)². Ainsi, même de faibles rapports d'allongement conviennent à l'étude de l'instabilité de l'écoulement libre de Poiseuille dans un plan.