Steady magnetohydrodynamic flow of an incompressible viscous fluid involving an ignorable co-ordinate

Résumé On considère l'écoulement visqueux régulier et incompressible ainsi que la distribution de température d'un fluide conducteur d'électricité contenu dans un conduit. En utilisant une forme spéciale du potentiel vectoriel magnétique et en changeant les variables des coordonnées, on démontre la possibilité de réduire le problème de l'écoulement à la résolution de l'équation de Poisson et de deux équations indépendantes linéaires différentielles et partielles du deuxième ordre. Les résultats obtenus sont employés pour déterminer l'écoulement et la distribution de la température d'une forme peu commune de l'écoulement de Couette.     

A second order boundary layer solution for separated flow past a bluff body

In this investigation second order boundary layer solutions are obtained for subsonic, plane flow over a circular cylinder with a wake. The outer flow due to displacement thickness is obtained by extending a first order solution, which includes wake effects. This enables realistic solutions for the displacement effect to be calculated as well as for the curvature effect. It is shown that as the first order separation point is approached the magnitudes of the second order velocity components become large and the surface shear becomes large and negative. There is also a significant upstream shift in the position of the separation point.

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Résumé Dans ce travail, on obtient des solutions du second ordre des équations de la couche limite pour un écoulement subsonique plan autour d'un cylindre circulaire avec un sillage. On obtient l'écoulement extérieur dû à l'épaisseur de déplacement en étendant une solution du premier ordre qui comprend les effets du sillage. Ceci permet de calculer des solutions réalistes pour l'effet de déplacement ainsi que pour l'effet de courbure. On montre que les composantes de la vitesse du second ordre de même que la tension tangentielle deviennent très grandes et cette dernière négative au voisinage du point de décollement du premier ordre. Il y a aussi un déplacement significatif vers l'amont de la position du point de décollement.

     

Oscillatory modes of instability for flow between rotating cylinders with a transverse pressure gradient

Résumé L'analyse de l'effet du gradient transversal de la pression sur la stabilité de l'écoulement de Couette d'un fluide newtonien était basée sur la supposition que l'apparition de l'instabilité est due à la présence d'un mouvement secondaire, stationnaire et axialement symmétrique. Récemment on a demontré (Hughes et Reid) que, pour un tel écoulement, il existe des intervals de nombres d'ondes longitudinales de perturbation, pour lesquels les deux modes stationnaires inferieurs n'existent pas. Comme d'aprés le critère de Rayleigh, des couches stables et instables du fluide existent dans l'écoulement de base, il paraît raisonnable de poser la question si les modes d'oscilla tions neutres, du type étudié par Chang et Sartory pour un écoulement hydromagnetique de Couette, peuvent apparaître à ces nombres d'onde. On prouve dans ce travail qu'un tel type de mode oscillatoire des perturbations peut exister et que l'apparition de l'instabilité peut dépendre de l'apparition d'un tel mode.     

Weak locally homogeneous turbulence in idealized flow through a cone

Résumé On analyse la turbulence d'un écoulement idéalisé à travers un cône, au moyen des équations de corrélation généralisées à deux points, basées sur les équations de Navier-Stokes et de continuité. La viscosité et les effets de déformation moyenne sont retenus dans l'analyse, mais on suppose que la turbulence est assez faible pour qu'on puisse négliger, dans les équations, les termes de corrélation triples par rapport aux autres termes. On calcule les composantes des variations de vitesse de tourbillon et de formation de tourbillon, ainsi que les spectres de ces grandeurs. On considère également, dans l'équation du spectre, un terme de transport d'énergie de déformation moyenne qui transfère des composantes d'énergie entre les caractèristiques d'onde. On utilise l'analogie du transfert énergétique de chaleur pour relier les résultats obtenus au transfert de chaleur entre le fluide et la paroi du cône.     

Asymptotic theory of heat transfer in two dimensional turbulent boundary layers

Résumé On étudie le transfert de chaleur dans la couche limite plane d'un fluide incompressible, lorsque le nombre de Reynolds est grand. On suppose que le nombre de Prandtl laminaire est de l'ordre de l'unité. L'analyse est basée sur le système sous-déterminé d'équations et sur l'idée que l'écoulement dans la couche limite est divisible en deux régions. La méthode employéc est une combinaison de développements asymptotiques et d'hypothèses asymptotiques qui décrit les forces dominantes et le mécanisme de transfert d'énergie. Comme ces hypothèses ne sont pas les hypothèses finies, elles n'imposent aucune relation entre les quantités déterminées par l'écoulement moyen et celles déterminées par les termes de Reynolds. L'analyse actuelle conduit aux lois pour le profil de température qui correspondent aux loi de la répartition de la température près de la paroi, loi logarithmique et loi de manque de température.     

A note on the motion of a viscous liquid in a rotating straight pipe

Résumé On fait une analyse de l'écoulement laminaire de liquides newtoniens dans des tuyaux cylindriques tournant autor d'un axe perpendiculaire à l'axe du tuyau, l'écoulement étant celui induit par un gradient de pression constant. On donne des calculs explicites dans les cas du luyau circulaire et du tuyau rectangulaire.     

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.     

On the steady flow of a viscous fluid past a sphere at small reynolds numbers using Oseen's approximation

Sommaire On a obtenu une expression générale pour la fonction de courant deStokes pour l'écoulement d'un liquide visqueux autour d'une sphère. Les lignes de courant ont été tracés pour les nombres deReynolds=1, 4 et 10. Le décollement du courant fluide n'a pas lieu pour les N. R.=1 et 4, tandis que pour le N. R.=10 les tourbillons attachés se forment dans le sillage.     

Supersonic/hypersonic flow past an oscillating flat plate at high angles of attack

Summary The problem of inviscid supersonic/hypersonic flow over the expansion surface of an oscillating flat plate at an angle of attack is studied. The amplitude and reduced frequency of the oscillation are assumed small and the unsteady flow regarded as a small perturbation to the steady Prandtl-Meyer flow. By imposing appropriate upstream boundary conditions the perturbation problem is properly formulateds and solved analytically. The solution, together with the known oscillating wedge solution of Hui, is used to study the aerodynamic stability of a flat plate. In particular, it is found that for large enough angles of attack the pitching motion of a flat plate is aerodynamically unstable, and that at high angles of attack the specific heat ratio of the gas has very significant effects and can cause aerodynamic instability.

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Sommaire On étudie le problème de l'écoulement supersonique/hypersonique non visqueux au-dessus de la surface d'expansion d'une plaque plane oscillante, avec un angle d'attaque donné. On suppose que l'amplitude et la fréquence réduite de l'oscillation sont petites, et que l'écoulement non stationnaire peut être considéré comme une petite perturbation de l'écoulement stationnaire de Prandtl et Meyer. En imposant les conditions aux limites applicables en amont, on formule convenablemen le problème perturbatif et on le résout analytiquement. La solution de ce problème aussi bien que la solution du problème du dièdre oscillant trouvée par Hui, est utilisée pour l'étude de la stabilité aérodynamique d'unè plaque plane. On montre en particulier que lorsque l'angle d'attaque est assez grand, le mouvement depitching d'une plaque plane (c'est à dire le mouvement de rotation autour d'un axe passant par son bord d'attaque) devient aérodynamiquement instable. De plus, pour de grands angles d'attaque, la valeur du rapport des chaleurs spécifiques du gas est très significative et peut causer une instabilité aérodynamique.

     

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.

     

Utilisation des transistors dans les dispositifs de résonance nucléaire

Conclusion Les paramètres qui décrivent le fonctionnement des transistors sont complexes et dépendent de la fréquence. Ceci rend le calcul des schémas long et laborieux. La dépendance des impédances d'entrée et de sortie de la fréquence, d'une part, et des impédances de charge et de source, d'autre part, est souvent très gnante. A ces inconvénients nous pouvons opposer les avantages suivants:Facilité d'alimentation sur batteries tout à fait courantes et absence d'échauffement. Ces deux avantages entraînent les suivants: une stabilité exceptionnelle des performances et l'absence totale des perturbations de 50 Hz dues au réseau. Dans les oscillateurs pilotes, les transistors nous semblent préférables aux lampes pour des fréquences inférieures à 5 MHz (50 MHz pour drift-transistor), à condition de bien découpler le transistor du circuit oscillant.     

On the flow of a cosserat fluid through a curved pipe

Summary A theoretical analysis is made of the flow of a Cosserat fluid in a curved pipe under a pressure gradient. It is assumed that the curvature of the pipe is small, that is the radius of the circle in which the central line of the pipe is coiled is large in comparison with the radius of the cross-section. Following Dean [2] a solution is developed by the method of successive approximation. The paths of the particles in the central plane and the projection of the streamlines on the cross-section of the pipe are compared with those of a Newtonian fluid. It is observed that in the theory of Cosserat fluids the curvature of the streamlines in the central plane increases and the motion is slower in the cross-section of the pipe. It is also shown that the rate of flow of a Cosserat fluid through a curved pipe is decreased due to the curvature of the pipe.

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Résumé On fait une analyse théorique de l'écoulement d'un fluide de Cosserat dans un tube sous un gradient de pression. On suppose que la courbature du tube est faible, c'est-à-dire que le radius du cercle qui fait la ligne du centre du tube est fort par rapport au radius de la coupe transversale.D'après Dean [2], on développe une résolution par approximations successives. On fait la comparaison des trajectoires des particules dans le plan central et la projection des lignes d'écoulement sur la coupe transversale du tube avec celles d'un fluide de Newton.On note que dans la théorie des fluides de Cosserat, la courbature des lignes d'écoulement dans le plan central augmente, et que la motion est ralentie dans la coupe transversale du tube. On démontre ensuite que le taux d'écoulement d'un fluide de Cosserat dans un tube courbe se diminue à raison de la courbature.

     

The flow of an electrically conducting fluid at a rear stagnation point

Summary We consider the impulsively generated magnetohydrodynamic flow at a rear stagnation point. The work of Leibovich is carried further by formulating the inner viscous problem and providing analytical solutions and complete numerical solutions for the entire range of the interaction parameter. It is shown that the present results are consistent with previously obtained numerical solutions to the steady equations of both similarity and non-similarity form.

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Résumé Nous considérons l'écoulement magneto-hydrodynamique impulsivement engendré à un point de stagnation arrière. On porte plus loin l'étude de Leibovich par la formulation du problème visqueux intérieur et en fournissant des solutions analytiques et numériques complètes correspondantes au champ entier du paramètre d'interaction. On montre que les résultats actuels sont en accord avec les solutions numériques, et de similitude et de non-similitude, déjà connues des équations stationnaires.

     

Gravity flow of coarse cohesionless granular materials in conical hoppers

This paper is concerned with the flow of cohesionless granular materials in conical hoppers. The granules are considered to be coarse such that the effects of interstitial fluid can be neglected. Two analytical approaches based upon the method of integral relations are presented. In the first the detailed variations of shear and normal stresses over the cross-section of the hopper are considered. The second is a very simple analysis which makes use of a mean normal stress averaged over the cross-section. The two analyses yield predictions for the flow rate which are almost identical. After the inclusion of an empirical correction factor to account for non-uniform exit velocity profiles and bulk density reductions near the outlet, the flow rate predictions and their variations with internal and wall friction angles and with hopper wall slope are found to agree well with experimental measurements.

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Résumé Cet article traite de l'écoulement de matières granuleuses sans cohésion dans des trémies coniques. On admet que les granules sont assez gros pour que les effets dûs au fluide intersistiel restent négligeables. 2 méthodes d'approche analytiques basées sur la méthode des relations intégrales sont présentées. La première considère en détail la distribution des contraintes normales et de cisaillement sur la section de la trémie. La seconde méthode est une simple analyse basée sur la moyenne des contraintes normales sur cette section. Les 2 analyses fournissent des prédictions presque identiques sur le taux d'écoulement. En introduisant un facteur de correction empirique pour tenir compte de la non-uniformité de profils de vitesses d'écoulement ainsi que de la réduction de densité à la sortie, l'analyse fournit des taux d'écoulement et leurs variations avec la friction interne, les angles de friction aux parois et l'inclinaison des parois de la trémie. Les résultants obtenus sont en accord avec des mesures expérimentales.

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On leave at the Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge.     

An exact solution for a cavity model

Résumé On considère l'écoulement plan, permanent et irrotationnel d'un jet gazeux aux grandes vitesses subsoniques. En appliquant le procédé deFalkovich, concernant la méthode hodographique deChaplygin, on obtient la solution exacte pour le modèle de Roshko situé dans un canal aux parois parallèles (Figure). On détermine l'expression exacte du coefficient de résistance et on donne quelques relations entre les différents paramètres de la configuration.     

Laminar flow through parallel and uniformly porous walls of different permeability

Résumé Le problème de l'écoulement constant d'un liquide visqueux laminaire incompressible à travers un conduit à deux dimensions, le liquide étant aspiré ou injecté à travers ses parois uniformément poreuses, est généralisé dans le cas où les vitesses le long des parois sont différentes. L'écoulement qui s'ensuit satisfait une équation différentielle non linéaire ordinaire d'un nombre Reynolds d'absorbtion, et cette équation est résolue par la technique de perturbation. Cette équation différentielle est également résolue par le calcul, et l'on vérifie l'exactitude de la solution de série. Des expressions générales pour les distributions de vitesse, les coefficients de pression et la friction de surfaces sont données au moyen du nombre Reynolds. Le graphique de friction des surfaces indique que l'écoulement à travers un conduit ayant des parois poreuses de perméabilité inégale est régulier et stable comme dans le cas d'un écoulement symétrique.     

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.

     

Drag on a sphere oscillating in an elastico-viscous fluid

Résumé On montre que la force agissant sur une sphère qui vibre autour d'une position moyenne dans une étendue infinie de liquide élastique et visqueux se compose de deux parties. L'une est en phase avec l'accélération et se produit parce que si la sphère se déplace le liquide se déplace nécessairement lui-même. L'autre s'oppose toujours au mouvement de la sphère et agit ainsi comme une force amortissante ne se trouvant pas en phase avec l'accélération. On trouve que pour toutes les valeurs de la fréquence, la résistance totae sur la sphère est beaucoup plus faible dans ce liquide que dans le liquide Newtonien correspondant.     

Slow laminar flow in a converging or diverging channel with suction at one wall and blowing at the other wall

Résumé On établit et résoud l'équation de l'écoulement laminaire dans un canal convergent ou divergent avec aspiration de la couche limite sur l'une des parois et soufflement sur l'autre.     

Magnetohydrodynamic flow past a yawed semi-infinite flat plate in the presence of a pressure gradient

Resumé Cet article traite de l'écoulement d'un fluid visqueux avec conductivité électrique au delà d'une plaque plate, en presence d'une pente de pression. L'écoulement du fluid à l'infinit parallèle au bord. L'analyse est presentée pour grandes et petites conductivités et les résultats numériques pour la friction parallèle au bord sont donnés dans les deux cas, celui d'une plaque plate et celui d'un cylindre circulaire dans une écoulement uniforme. Ces résultats sont alors comparéa à la friction perpendiculaire au bord, résultats obtenus auparavant par Glauert et Gribben respectivement.