Direct-contact heat transfer to a spherical liquid/vapor two-phase bubble trailing a wake

The paper deals with the heat transfer causing evaporation of liquid drops in a medium of an immiscible, less volatile liquid. Each drop turns into a two-phase bubble, consisting of a growing vapor phase and a reducing liquid phase, which continues to buoy up in the medium. The bubble is modeled as a sphere in which the yet-to-be vaporized liquid spreads over the rear surface while the rest is occupied by the heat-insulating vapor phase. The rear surface to serve as the effective heat transfer area is assumed to be covered with an axisymmetric wake instead of a boundary layer flow. The quasi-steady, overall heat transfer through the wake in the medium and the layer of the yet-to-be vaporized liquid in the bubble is predicted and compared with relevant experimental results.Die Untersuchung befaßt sich mit der durch die Verdampfung von Flüssigkeitstropfen in einem aus unvermischbarer, flüchtiger Flüssigkeit bestehendem, Medium verursachten Wärmeübertragung. Aus jedem Tropfen entsteht eine Zweiphasenblase, bestehend aus einer wachsenden Dampfphase und einer abnehmenden Flüssigkeitsphase, die in das Medium aufsteigt. Die Blase wird anhand eines Kugelmodells betrachtet, an dem sich die noch nicht verdampfte Flüssigkeit über die Rückseite verteilt und die restliche Fläche mit der wärmeisolierenden Dampfphase behaftet ist. Es wird angenommen, daß sich an der Rückseite als wirksamer Wärmeübergangsbereich ein achsensymmetrischer Nachlauf bildet. Es werden die quasi-gleichförmige Wärmeübertragung durch den Nachlauf in das Medium und durch die Schicht Lage der nicht verdampften Flüssigkeit in der Blase mathematisch berechnet und mit relevanten Versuchsergebnissen verglichen.     

On bubble motion in a Hele-Shaw cell,a possibility to study two-phase flows under reduced gravity

Summary In order zu simulate the motion of gas bubbles in a surrounding fluid under conditions of residual gravity in an earthbound workshop, a Hele-Shaw cell, i.e., a narrow rectangular channel filled with viscous liquid, can be utilized. Starting from the equations of creeping motion, the flow past a circular cylindrical bubble (as seen from above), located between the plates of the Hele-Shaw apparatus and surrounded by a viscous, incompressible and homogeneous fluid, has been investigated. A formula for the translational velocity of the bubble, relative to the liquid, has been derived. By employing the methods of conformal mapping noncircular (elliptical) bubble contours are taken into consideration also. The influence of surface tension at the liquid-gas interface has been dealt with approximately. Theoretical and experimental results show good agreement. The problem under study is related to the space processing of materials, especially degassing of molten matter.

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Übersicht Zur Simulation der Bewegung von Gasblasen in einer Flüssigkeit unter reduzierter Schwere kann in einem erdgebundenen Laboratorium ein Hele-Shaw Kanal verwandt werden. Die Apparatur besteht im wesentlichen aus zwei eng benachbarten rechteckigen Platten, deren Zwischenraum mit einer zähen Flüssigkeit gefüllt ist. Ausgehend von den Bewegungsgleichungen einer schleichenden Strömung wird die Umströmung einer kreiszylinderförmigen (von oben gesehen) Gasblase untersucht. Die Gasblase berühre, abgesehen von einem sehr dünnen Flüssigkeitsfilm, beide Plattenwände und sei von einer reibungsbehafteten, dichtebeständigen und homogenen Flüssigkeit umgeben. Für die Translationsbewegung der Blase relativ zur Flüssigkeit wird ein expliziter Ausdruck angegeben. Mittels konformer Abbildung lassen sich auch nicht-kreiszylinderförmige (elliptische) Blasen behandeln. Dem Einfluß der Oberflächenspannung an der Trennfläche FlüssigkeitGas wird näherungsweise Rechnung getragen. Theoretische und experimentelle Resultate zeigen gute Übereinstimmung. Das vorliegende Problem tritt auf im Zusammenhang mit verfahrenstechnischen Prozessen der Materialherstellung unter Weltraumbedingungen, insbesondere bei der Entgasung von Flüssigkeiten unter Schwerelosigkeit.

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Presented at the XXth COSPAR Meeting and Associated Symposia (Working Group 8 on Materials Sciences in Space), Tel Aviv, Israel, 7–18 June, 1977 (Paper VIII. 3.6).     

Slow flow of a viscoelastic fluid through a contraction

Summary The creeping flow of a viscoelastic fluid through a tapered contraction is analysed by using a perturbation method. Finite element method has been applied to solve the vorticity transport and stream function equations.For a contraction ratio of 2:1 results for the stream function, the velocity distribution and the stress components along the tube axis are presented and discussed. The results indicate that for a viscoelastic fluid there is a tendency of circular motion in the contraction zone.

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Zusammenfassung Mit Hilfe einer Störungsrechnung wird die schleichende Strömung einer viskoelastischen Flüssigkeit durch eine Rohrverengung berechnet. Die dabei auftretenden Randwertaufgaben werden mit der Methode der finiten Elemente gelöst.Für ein Kontraktionsverhältnis von 2:1 werden Ergebnisse für die Stromfunktion, die Geschwindigkeitsverteilung und den Verlauf der Reibungsspannungen entlang der Rohrachse angegeben und diskutiert. Die Ergebnisse für das Geschwindigkeitsfeld zeigen, daß in der Kontraktionszone eine Sekundärströmung erzeugt wird, die aus zwei entgegengesetzt drehenden Ringwirbeln besteht. Da diese der Primärströmung zu überlagern ist, besteht bei einer viskoelastischen Flüssigkeit im Unterschied zu einer newtonschen in der Kontraktionszone die Tendenz zu einer Zirkulationsströmung.

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With 9 figures     

Zum Einfluß der Kompressibilität des Fluides bei sphärisch schwingenden Gasblasen in Flüssigkeiten

Übersicht Die von Herring und Trilling hergeleitete Differentialgleichung zur Beschreibung der Radialbewegung einer pulsierenden Gasblase in einer Flüssigkeit unter Berücksichtigung der Kompressibilität des Fluides wird ergänzt und numerisch gelöst. Die Ergebnisse werden mit dem bekannten RPNNP-Blasen-Modell, welches die Flüssigkeit als inkompressibel voraussetzt, verglichen. Die eigenen Rechnungen zeigen sehr gute Übereinstimmung mit den Experimenten von Lauterborn und Ebeling. Es zeigt sich, daß auch bei kleinen Radialgeschwindigkeiten der Blasenwand die Kompressibilität der Flüssigkeit eine wichtige Rolle spielt. Die Kollapszeit wird von beiden Modellen gut wiedergegeben.

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Summary The differential equation of the radial motion of a pulsating gas bubble in a liquid including the fluid compressibility given by Herring and Trilling is completed and solved numerically. The results are compared with the known incompressible RPNNP-bubble model. The own calculations are in a very good agreement with the experiments by Lauterborn and Ebeling. It shows that the fluid compressibility is very important at small radial velocities of the bubble wall, too. The time of collapse is good represented by both models

     

Pulsatile flow of an elastico-viscous liquid in a channel of elliptic cross-section

Summary The pulsatile flow of an elastico-viscous liquid through an elliptic tube is considered in this note. The problem is solved as a boundary and initial value problem by using the Laplace Transform method. Explicit expressions for velocity distribution are obtained in the two limiting cases of small and large values of time. The effect of elasticity on the flow is discussed analytically.

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Zusammenfassung In dieser Mitteilung wird die pulsierende Strömung einer viskoelastischen Flüssigkeit durch ein elliptisches Rohr betrachtet. Das Problem wird als Anfangs- und Randwertproblem mit Hilfe der Laplace-Transformation gelöst. Explizite Ausdrücke der Geschwindigkeitsverteilung werden für die beiden Grenzfälle kurzer und langer Zeiten angegeben. Die Wirkung der Elastizität auf die Strömung wird analysiert.

     

Fluid flow and thermal analysis of a circular journal bearing

In this paper, three dimensional momentum and continuity equations and three dimensional energy equations are solved simultaneously to obtain pressure, velocity and temperature field in the fluid of a hydrodynamic circular journal bearing. Solutions of these equations are obtained by using the powerful numerical technique, finite element method. For a range of values of eccentricity ratios, the static performance characteristics in terms of the load capacity, attitude angle, end leakage and the power loss are computed and the results are presented.

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Untersuchung des Strömungs- und Temperaturverhaltens eines Wellenlagers

Zusammenfassung In der Arbeit werden die dreidimensionalen Impuls-, Kontinuitäts- und Energiegleichungen gleichzeitig gelöst, um die Druck-, Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung im Fluid eines hydrodynamischen Wellenlagers zu erhalten. Die Lösung wird mit Hilfe des wirksamen Werkzeugs der Finiten Elemente gewonnen. Für einen gewissen Bereich des Exzentrizitätsverhältnisses sind die statischen Betriebscharakteristiken als Funktion der Belastung, des Anstiegswinkels, der Leckage und des Reibungsdruckverlustes berechnet und dargestellt worden.

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Eindimensionale stationäre Gleichdruekströmung in bewegten Systemen

Zusammenfassung Ausgehend von der Eulerschen Gleichung für die eindimensionale, stationäre Strömung einer idealen Flüssigkeit, für die der auf die Flächeneinheit bezogene Flüssigkeitsdruck überall konstant angenommen wird, werden Strömungen in bewegten Systemen untersucht. Das System war einer gleichförmigen Translation bzw. einer gleichförmigen Drehung unterworfen. Der Zuwachs des Quadrates der Absolutgeschwindigkeit wurde speziell als linear abhängig von einer Längenkoordinate gefordert. Die sich ergebenden partiellen Differentialgleichungen wurden teils rechnerisch, teils graphisch integriert. Es konnten dann sowohl die Absolutbahn als auch die Relativbahn der Bewegung bestimmt werden.Über den Zusammenhang der gefundenen Ergebnisse mit einer von Trefftz gegebenen Formel, die in einer Patentschrift des Reichspatentamtes veröffentlicht ist, und über darüber hinausgehende Anwendungen im Strömungsmaschinenbau soll später berichtet werden.Diese Arbeit wurde vom Verfasser auf Anregung von F. Schicht (Außig) im Zusammenhang mit Berechnungen der Gleichdruckgebläse durchgeführt. Sie war schon am 19. Mai 1944 erstmals bei der Schriftleitung eingegangen und für das (nicht mehr erschienene) zweite Heft des Bandes XV des Ingenieur-Archivs bestimmt gewesen.     

Flow of a power law fluid in an annulus with porous walls

Summary The steady flow of a power law fluid in annuli with porous walls is investigated. The solution for the axial velocity component is obtained as a power series in terms of the cross flowReynolds number, the first term of the series giving the solution for the case of the solid wall annulus. The cross flow is restricted to be such that the rate of injection of fluid at one wall of the annulus is equal to the rate of suction at the other wall and also we have considered only very small values of the cross flow velocity. The velocity profiles are drawn for different values ofn and for different gaps and the results are discussed in detail. The behaviour of the average flux, in different eases is also discussed.

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Zusammenfassung Das stationäre Strömen einer dem Potenzgesetz gehorchenden Flüssigkeit in Ringkanälen mit porösen Wänden wird untersucht. Die Lösung für die axiale Geschwindigkeitskomponente ergibt sich als eine Potenzreihe in der Form derReynolds-Zahl für die Querströmung, wobei der erste Term der Reihe die Lösung für den Fall eines Ringkanals mit undurchlässiger Wand ergibt. Die Querströmung ist dadurch beschränkt, daß die Injektionsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der einen Wand des Kanals genau so groß ist wie die Absaugungsgeschwindigkeit an der anderen Wand. Ebenso werden nur sehr kleine Werte der Querströmungsgeschwindigkeit untersucht. Die Geschwindigkeitsprofile werden für verschiedene Werte vonn und für verschiedene Spaltweiten angegeben. Die Ergebnisse werden ausführlich diskutiert. Ebenso wird das Verhalten der mittleren Strömung für die verschiedenen Fälle diskutiert.

     

The behavior of a spherical bubble near a solid wall in a compressible liquid

Summary The behavior of a spherical bubble near a solid wall is analysed by considering the liquid compressibility. The equation of motion of the bubble with first order correction for the effects of liquid compressibility and solid wall is derived. The equation obtained here coincides with the known result in case of L or C . Further experimental study is made on the motion of bubbles produced by a spark discharge in water. The theoretical results are in good agreement with the experiments.

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Das Verhalten einer kugelförmigen Blase in einer kompressiblen Flüssigkeit in der Nähe einer festen Wand

Übersicht Bei Berücksichtigung der Flüssigkeitskompressibilität wird das Verhalten einer kugelförmigen Blase in der Nähe einer festen Wand analysiert. Die Gleichung der Bewegung der Blase wird mit der Korrektur erster Ordnung für den Einfluß der Flüssigkeitskompressibilität und der festen Wand angegeben. Aus der erhaltenen Gleichung wird für L oder C das bekannte Ergebnis hergeleitet. Darüber hinaus wird eine experimentelle Untersuchung der Blasenbewegung durchgeführt. Die Blase wird mit Hilfe von Funkendurchschlägen zwischen Elektroden in Wasser erzeugt. Die theoretischen Ergebnisse stimmen gut mit den Experimenten überein.

     

An incremental theory of large strain and large displacement problems and its finite element formulation

Summary This paper is concerned with the development of an incremental finite'element theory for the large strain and the large displacement problems, referred to the current configuration of the body. Using the convected coordinate system which is embedded in the body, the incremental representations of strain and stress tensors and the energy relations are presented, and then the general procedure to construct the so-called element stiffness matrix in incremental form is considered. The finite element formulation is developed for a typical constitutive relation and it is shown that some correction matrices, some of which have been omitted in the previous works, are to be added to the element stiffness matrix. Finally the method to assemble the equations of the element to the global system is discussed and a simple finite element model satisfying the compatibility condition is presented.The finite element theory developed in this paper is able to be extended to the problems for the general thermodynamical process of a broad class of nonlinear materials.

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Übersicht Mit Hilfe der Methode der finiten Elemente wird eineZuwachstheorie zurBehandlung von Problemen mit endlicher Verformung abgeleitet. Dabei wird ein im Körper eingebettetes, der momentanen Form angepaßtes Bezugssystem verwendet. Es werden Ausdrücke für die Energie sowie für die Änderungen der Spannungs- und Verformungs-Tensoren abgeleitet und es wird ein Verfahren zur Konstruktion der Steifigkeitsmatrix für ein Element angegeben. Ein typisches Stoffgesetz wird dabei zugrundegelegt. Dabei zeigt es sich, daß einige in früheren Arbeiten vernachlässigte Korrektur-Matrizen zu der Steifigkeits-Matrix des Elementes hinzugefügt werden müssen. Die Möglichkeiten der Zusammenfassung der für die Elemente geltenden Gleichungen zu einem globalen Gleichungssystem werden diskutiert und es wird ein den Verträglichkeitsbedingungen genügendes Elemente-Modell angegeben.Das angegebene Verfahren kann für allgemeine thermodynamische Prozesse in einer breiten Klasse nichtlinearer Materialien erweitert werden.

     

Blasenbildung beim Sieden verschiedener Flüssigkeiten an einer rauhen Heizfläche

Zusammenfassung Die Blasenbildung beim Sieden verschiedener Flüssigkeiten an einer horizontalen, geschmirgelten Heizfläche aus Kupfer wird mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt. Durch Auswertung einer genügend großen Zahl von Blasenbildungsvorgängen an verschiedenen Keimstellen werden die Größenverteilungen des Blasenabreißdurchmessers, der Warte- und der Bildungszeit sowie der Blasenfrequenz ermittelt. Die Medianwerte und die Vertrauensbereiche dieser Größen werden für verschiedene Kältemittel sowie für n-Butan und i-Pentan in Abhängigkeit vom normierten Siededruck bestimmt. Die gemittelten Wachstumskurven lassen sich für verschiedene Versuchsstoffe und verschiedene Siededrücke in normierter Form einheitlich darstellen.

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Bubble formation at nucleate boiling of different liquids on a rough surface

The bubble formation of nucleate boiling of different liquids is investigated by high-speed photography. A horizontal copper surface, grinded with emery paper, is used as heating element. By evaluating a sufficient number of bubble formation cycles the size distributions of the departure diameter, of the period of nucleation and of bubble formation and of the bubble frequency are determined. The median values and the confidence intervals of these quantities are determined as a function of the normalized saturation pressure for some refrigerants and forn-butane andi-pentane. The bubble growth is described in a unified form for different liquids and different pressures.

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Herrn Prof. Dr.-Ing. K. Stephan zum 60. Geburtstag gewidmet     

Grundlagen zur Theorie ringförmiger Tragflügel (frei umströmte Düsen)

Zusammenfassung Behandelt wird die Strömungsanalyse um einen beliebig geformten, drehsymmetrischen Ring (Düse) mit tragflügelartigem Querschnitt, der in einem ganz beliebig gestörten, aber bekannten Strömungsfeld arbeiten soll. Nach Einführung gewisser Vereinfachungen wird der Flügel durch eine Ringwirbelbelegung auf der Skelettlinic des Flügelquerschnitts ersetzt. Für diese ergibt sich eine ziemlich komplizierte, nicht lineare Integralgleichung erster Art mit elliptischen Integralen als Kern. Diese werden nach wachsenden Potenzen des reziproken Abstandes von der Belegung entwickelt, worin sich noch der Logarithmus eingliedert. Die Fintwicklung kann praktisch schon frühzeitig abgebrochen werden. Man erhält so eine Summe von leichter zu behandelnden Kernfunktionen, deren erste die des geraden Stabwirbels ist, während die folgenden nacheinander mit wachsender Krümmung des Rings Bedeutung gewinnen. Führt man sämtliche gegebenen Funktionen und die Belegung auf Fourierreihen zurück, so geht nach Auflösung einiger bestimmter Integrale die Integralgleichung über in ein elementar aufzulösendes System vonm Gleichungen mitm Unbekannten. Diese Gleichungen lassen sich in vielen Fällen sehr einfach behandeln. Das Beispiel einer Düse mit gerader Skelettlinie wird durchgerechnet. Es zeigt sich, da\ die bei einem Tragflügelring entstehende Zirkulation sehr viel grö\er sein kann als bei einem ebenen Tragflügel gleichen Querschnitts bei gleichen Verhältnissen. Die durch das Störungsfeld am Tragflügelring entstehenden Kräfte werden errechnet.     

Das Druckströmungsfeld in zylindrischen Fließkanälen mit beliebigem Querschnitt)

Zusammenfassung Es wird eine Näherungsrechnung behandelt, die es in vielen Fällen ermöglicht, die zweidimensionale stationäre Strömung Newtonscher Flüssigkeiten in zylindrischen Fließkanälen mit beliebigem Querschnitt zu berechnen. Für die gesuchte Funktion der Geschwindigkeitsverteilung wird ein Lösungsansatz gewählt, der eine Anzahl unbestimmter Parameter enthält. Dieser Ansatz wird in die die Bewegung beschreibenden Differentialgleichungen eingesetzt. Die freien Parameter im Lösungsansatz werden nun so bestimmt, daß die Differentialgleichung und ggf. die vorliegenden Randbedingungen möglichst gut erfüllt werden. Dies geschieht mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate, die die Summe der Fehler bzw. Fehlerquadrate zum Minimum macht. Die Geschwindigkeitsverteilung liegt damit in Form einer Funktion der Ortskoordinaten vor, mit der ggf. in einfacher Weise weitergerechnet werden kann. Das Verfahren wird an einigen Beispielen erläutert.Vortrag auf dem Darmstädter Kunststoff-Kolloquium am 21. März 1969.Alle numerischen Rechnungen wurden an der elektronischen Datenverarbeitungsanlage TR4 des Rechenzentrums der Universitgt Stuttgart durchgefiihrt.Für die Erm6glichung und Diskussion dieser Arbeit danke ieh Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Sehenkel.Herrn Dr.-Ing.E. Steck sei an dieser Stelle für wertvolle Hinweise und Diskussionen gedankt.     

Wärmeleitungsprobleme für Systeme mit beheizten Rohren und Hohlkugeln in einer unendlich ausgedehnten Umgebung

Zusammenfassung Es werden Gleichungen für die Temperaturverteilungen in einem unendlich ausgedehnten Medium mit beheiztem Hohlzylinder sowie mit beheizter Hohlkugel mitgeteilt. Im besonderen wird der Wärmefluü je Flächeneinheit berechnet, wenn eine bestimmte übertemperatur gegenüber dem gleichförmig vorausgesetzten Anfangszustand an der Wand des Hohlzylinders bzw. der Hohlkugel vorgegeben wird. Ferner wird die übertemperatur berechnet, wenn der Wärmefluü je Flächeneinheit an der Wand des Hohlzylinders bzw. der Hohlkugel vorgegeben wird. Für die beim Hohlzylinder auftretenden Integrale von Besselfunktionen werden Interpolationsformeln und graphische Darstellungen gegeben. Die Lösungen für die Hohlkugel werden in geschlossener Form erhalten.     

Beitrag zur Berechnung der hyperbolischen Paraboloidschale

Zusammenfassung Das hyperbolische Paraboloid z=c/a² x y wird nach der Membran-theorie für eine Reihe von Belastungen mit Hilfe einer Spannungsfunktion berechnet. Für die Grundrißprojektionen der Membrankräfte, bezogen auf die Einheit der Grundrißfläche, werden geschlossene Ausdrücke angeführt, aus denen die wahre Größe der Membrankräfte berechnet werden kann.Für Windlast wird der Neigungswinkel der Windrichtung gegen die Tangentialebene im allgemeinen Flächenpunkte angegeben und daraus die Belastung senkrecht zur Fläche festgestellt, welche, in die drei Achsenkomponenten zerlegt, die Schubkraft, und durch Differentiation und Integration die achsenparallelen Normalkräfte liefert.Ähnlich wird bei hydrostatischer und waagerechter Belastung vorgegangen; weiter wird eine Reihe senkrechter Belastungen behandelt (Keil-, Trapez-, Parabel- und windschiefe Belastung, sowie gleichförmige Belastung der Oberfläche und des Grundrisses). Auch wird die Berechnung der Schale mit erhöhten Giebeln gezeigt.     

Ein Mehrfluidmodell für die turbulente Gas- und Flüssigkeitsfilm-Strömung

Zusammenfassung Zur Berechnung des Impulstransports in einer abwärts gerichteten, turbulenten Zweiphasenströmung, bestehend aus einer Gasphase und einem Flüssigkeitsfilm (Kern/Film-Strömung) mit welliger Phasengrenzfläche, wird ein Mehrfluidmodell eingeführt. Das Strömungsfeld wird in einen Grundfilm-, einen Wellen- und einen Kernbereich eingeteilt.Die Phasenverteilung im Strömungsfeld wird durch die unvollständige Gamma-Funktion dargestellt, die Reibung zwischen den Phasen durch einen Reibungsbeiwert, welcher von einem dimensionslosen Druckgradienten abhängig ist.Durch Lösung des Gleichungssystems ergibt sich der Druckabfall der Kern/Film-Strömung als Funktion der Reynolds-Zahl des Films und des Kerns. Der berechnete Druckabfall stimmt mit dem aus empirischen Korrelationen gut überein.

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A multifluid-model for turbulent gas- and liquid-film flow

A multifluid-model is introduced for the momentum transport of a downwards directed turbulent two-phase-flow consisting of a gaseous core and a liquid film (core-film-flow) with wavy interface. The flow field is subdivided into a basic film region, a wavy region and the gaseous core.The phase distribution is represented by the incomplete Gamma-function, and the friction between the phases is given by a friction factor depending on a dimensionsless pressure gradient.From the solution of the governing equations the pressure drop of the core-film-flow is obtained as a function of the liquid- and the core-Reynolds-number. The calculated pressure drop is in good agreement with that obtained from empirical correlations.

     

Characteristic roots of cylindrical shells based on an improved theory

Summary This paper is concerned with the roots of the characteristic equation in the theory of circular cylindrical shells which contains the effect of shear deformation. An analytical method for finding the characteristic roots is first presented for the Mirsky-Herrmann type theory with five variables. A simplified improved theory with three variables similar to the classical theory is then derived by introducing approximations in the constitutive equations of the Mirsky-Herrmann theory. It is easily understood that the neglect of shear effect in the simplified theory leads to the well known classical Flügge theory. The roots of characteristic equations for the simplified and Flügge theory are compared with those of the Mirsky-Herrmann theory for the eigenfunctions in the longitudinal and circumferential directions.

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Die Wurzeln der charakteristischen Gleichung von Kreiszylinderschalen bei Berücksichtigung von Schubsteifigkeit

Übersicht Eine analytische Methode, mit der die Wurzeln der charakteristischen Gleichung der Kreiszylinderschale unter Berücksichtigung des Einflusses von Schubverformung berechnet werden können, wird vorgeschlagen. Die Theorie von Mirsky-Herrmann mit fünf Unbekannten wird zuerst dargestellt, und ein System in einer reduzierten Form von Gleichungen mit drei Unbekannten, das die Schubverformung enthält und das der klassischen Flüggeschen Gleichung durch Vernachlässigung dieses Einflusses entspricht, wird dann eingeführt. Die Wurzeln der charakteristischen Gleichungen der reduzierten und der klassischen Flüggeschen Theorien werden mit den Ergebnissen der Mirsky-Herrmannsehen Gleichung für die Eigenfunktionen in Längsrichtung und Umfangsrichtung verglichen.

     

The collapse of a bubble attached to a solid wall

Summary The problem of the behavior of a bubble attached to a solid wall was solved numerically by the variational method, in which the viscosity and compressibility in the liquid are neglected. The effects of the surface tension and the contact angle on the collapsing bubble were taken into account. As a result, it was clarified that for the contact angle < 90 ° the projecting part of liquid advancing against a solid wall was formed in the collapsing process regardless of the amount of gas in the bubble and the bubble size, and that the effects of the Weber number and the contact angle on the bubble shape were large, while the effect of amount of gas in the bubble was small.

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Übersicht Mit Hilfe der Variationsrechnung wird der Kollaps einer an einer festen Wand haftenden Blase analysiert. Durch numerische Rechnungen für verschiedene Werte des Randwinkels wird dessen Einfluß auf die Blasengestalt beim Kollaps untersucht. Es zeigt sich, daß sich bei Blasen mit einem Randwinkel < 90 ° unabhängig vom Gasinhalt der Blase und von der Blasengröße ein auf die Wand gerichteter Flüssigkeitsstrahl bildet. Während die Blasengestalt nur wenig vom Gasinhalt abhängt, beeinflussen die Webersche Zahl und der Randwinkel die Gestalt der Blase erheblich.

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The authors are very much indebted to Mr. N. Miura, Mrs. M. Tsujino and Miss S. Takahashi for their assistance throughout the investigation     

Die Einströmung einer idealen Flüssigkeit in eine kreisförmige Bordasche Mündung

Zusammenfassung Für die Einströmung einer idealen Flüssigkeit in ein kreisförmiges Rohr mit Strahlablösung (Bordasche Mündung) wird eine numerische Näherungslösung angegeben. Hierzu wird für einen probeweise angenommenen Strahlrand die vollständige Strömung berechnet durch numerische Integration der Differentialgleichung der Stromfunktion mit dem Liebmannschen Mittelungsverfahren. Nach den Abweichungen der Geschwindigkeit am angenommenen Strahlrand von dem geforderten konstanten Wert wird dann die Form des Randes verbessert. Schließlich wird noch eine Verbesserung auf graphischem Wege erreicht. Die Ergebnisse werden dann mit denen der entsprechenden ebenen Aufgabe verglichen.     

Blasenbildung und PhasengrenzflÄche beim Dispergieren von Gasen in Flüssigkeiten an einzelnen Gaszulauföffnungen

Zusammenfassung Die beim Dispergieren von Gasen in Flüssigkeiten gebildete PhasengrenzflÄche ist für zahlreiche technische StoffaustauschvorgÄnge von Bedeutung, z.B. in GaswÄschern, SÄttigern und Gas-Flüssig-Reaktoren. Es wird über eine Apparatur und eine Me\technik berichtet, mit der die Einzelblasenbildung an Lochblenden und Kapillaren bei AtmosphÄrendruck und höheren Systemdrücken durch Hochgeschwindigkeits-Filmaufnahmen und zeitlich korrelierte Messung der schnellen DruckÄnderungen in Flüssigkeit und Gas nahe der Begasungsöffnung untersucht wurde. — Anhand von typischen Messungen wird eine starke Abnahme des Blasenvolumens mit wachsendem Systemdruck und eine Ähnlich starke Abnahme der maximalen DruckÄnderungen in der Flüssigkeit nahe der Blase nachgewiesen. Diese Abnahme ist bei einer Lochblende erheblich grö\er als bei einer Kapillare.

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Bubble formation and interfacial area during injection of gases into liquids through single orificesPart I: Simultaneous measurements of bubble volume and pressure fluctuations at bubble formation

The amount of interfacial area formed during injection of gas into a liquid is important in mass transfer operations e.g. in gas washers and gas-liquid reactors. This paper describes an apparatus and a measuring technique for the investigation of bubble formation at sharp-edged and capillary orifices. Within the regime of single bubbles, the bubble formation was studied at atmospheric and higher pressures by taking high-speed films and simultaneously measuring the pressure fluctuations in the liquid and in the gas near the orifice. — Typical results for the bubble formation show a strong decrease of bubble volume with increasing system pressure, and a similar decrease of the pressure fluctuations in the liquid near the bubble. For sharp-edged orifices this decrease is markedly stronger than for capillaries.