Su un caso di non esistenza e su uno di esistenza e unicità della soluzione di un problema della magnetoidrodinamica stazionaria

Riassunto In questa nota si affrontano alcune questioni di esistenza e unicità della soluzione classica del problema del moto stazionario di un fluido omogeneo, incomprimibile, perfetto, elettricamente condutore attorno ad un ostacolo dielettrico e scarico in un punto del quale è situato un dipolo magnetico. Precisamente, si dimostra dapprima che, nel caso in cui il fluido abbia conduttività finita, il problema suddetto non ammette soluzione se al campo cinetico e al campo magnetico sono imposte condizioni all'infinito alquanto restrittive. Si dimostra poi che opportune ipotesi all'infinito assicurano l'esistenza e l'unicità della soluzione del medesimo problema nel caso in cui il fluido sia un conduttore perfetto.

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Summary This paper deals with some questions of classical solution existence and uniqueness for the problem of the steady flow of an homogeneous, incompressible, perfect, electrically conducting fluid past a dielectric and discharged obstacle in which a magnetic dipole is situated. More precisely, in the first place the non-existence of solutions of the above mentioned problem is proved for fluids of finite conductivity, if rather restrictive conditions are placed on behavior of the kinetic and magnetic fields at infinity. In the next place an existence and uniqueness theorem is established for perfectly conducting fluids.

     

On the existence of free surface problem for viscous incompressible flow

In this paper we are concerned with the flow of a viscous, incompressible fluid in a bounded, three-dimensional region Ω with free surface boundary conditions. Using a method introduced by the author, that consider a two-fluid system in which the atmosphere or the vacuum is considered as a second fluid, separated from the first one by a free interface Γ(t), we prove existence of a kind of weak solution that we call quasi-weak solution.

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Sunto In questo lavoro studiamo il moto di un fluido viscoso e incomprimibile in una regione limitata tridimensionale Ω, con condizioni al contorno di superficie libera. Utilizzando un metodo, dovuto all’autore, che consiste nel considerare l’atmosfera o il vuoto come un secondo fluido, separato dal primo da un’interfaccia mobile Γ(t), dimostriamo l’esistenza di una sorta di soluzione debole, denominata soluzione quasi-debole.

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Work supported by Progetto Murst n. 9801262841.     

Due questioni di relatività generale

Sunto Si estendono ad un corpo elastico & capace di coppie di contatto e non di conduzione termica i due seguenti teoremi validi in Relatività generale e già dimostrati nel caso di assenza di coppie di contatto: a) Le equazioni gravitazionali equivalgono alla stazionarietà σ_gI=0 di un certo integrale I rispetto a certe variazioni della metrica cronotopica, e b) Le equazioni di conservazione equivalgono alla stazionarietà di I rispetto a certe variazioni del moto di &.

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Summary The following two theorems are proved in general relativity for an elastic body, &, that is capable of couple stress but not of heat conduction: a) Gravitation equations hold if and only if the variation σ_gI of a certain integral, I, vanishes for certain variations of space-time metric, and b) Conservation equations hold if and only if the variation of I vanishes for certain variations of the motion of &. In the absence of couple stress the above theorems were already known.

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Lavoro eseguito nell’ambito dell’attività dei gruppi di ricerca del C.N.R.

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Entrata in Redazione il 26 luglio 1971.     

On wind driven geophysical flows without bottom friction

The motion of a fluid in a thin domain subject to wind traction at the surface and to slipping at the bottom is investigated. An asymptotic model is derived from Navier-Stokes equations with Coriolis force as the aspect ratio δ=depth/width of the domain go to 0, for not too large Reynolds number.

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Sunto In questo lavoro studiamo il moto di un fluido in un dominio sottile soggetto all’azione del vento in superficie ed a condizioni di slipping sul fondo. Viene derivato, dalle equazioni di Navier-Stokes in presenza della forza di Coriolis, un modello asintotico nel limite in cui il rapporto tra la profondità e la larghezza del dominio tende a zero, per numeri di Reynolds non troppo grandi.

     

Principio d’azione stazionaria nell’elettrodinamica dei fluidi

Sunto Si deducono da un unico principio d’azione stazionaria entrambe le equazioni spa zio-temporali che reggono il campo elettromagnetico in un corpo generico. Nel caso di un fluido, si aggiunge alla precedente azione elettromagnetica quella meccanica e dall’azione totale si trae, col procedimento diHilbert, il tensore energetico totale e quindi quello diAbraham, dovuto al solo campo elettromagnetico. Dalla stazionarietà dell’azione totale si ricavano tutte le leggi indefinite, elettromagnetiche e meccaniche, che reggono il moto dei fluidi elettrizzati, cioè le leggi rigorose dell’elettromagnetofluidodinamica. Ad Antonio Signorini nel suo 70^o compleanno.     

Sulla monogeneità negli spazi di Banach

Summary In assenza di struttura moltiplicativa, la definizione di funzione monogena viene data in questo lavoro basandosi sulla considerazione di una coppia di operatori lineari (uno dei quali coincidente ad es. col differenziale) che mandano 0-forme in 1-forme. Si stabiliscono risultati sull’esistenza delle derivate successive, delle primitive e un teorema integrale di tipo Cauchy. L’equivalenza fra il problema della primitiva e il problema della derivata appare qui dipendere dalla permutabilità dei ruoli degli operatori della coppia.

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Lavoro eseguito nell’ambito del Programma di Ricerca n. 9 del C.N.R.

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Entrata in Redazione il 25 giugno 1970.     

A filtration problem in a porous medium with variable permeability

Sunto Un problema di frontiera libera (moto di un fluido attraverso una diga in terra non omogenea) è ricondotto allo studio di una disequazione variazionale. Si danno condizioni sul coefficiente di permeabilità sufficienti ad assicurare che la parte bagnata della diga è un sottografico.

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Entrata in Redazione il 30 giugno 1976.

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This paper is partially supported by National Science Foundation Grant MPS 72-04959 A02, and by C.N.R. of Italy through L.A.N. of Pavia.     

Structure of the linearized problem for compressible parallel fluid flows

We consider the linearized compressible Navier-Stokes equation near a parallel flow in a cylindrical domain restricting our study to perturbations periodic in the generatrix direction. For any parameter values, we show that the initial value linear evolution problem is solved by the direct sum of a (strictly) contraction semi-group and an analytic semi-group. Any unbounded in time solution of this linear problem comes from isolated eigenvalues with finite multiplicities, which have non negative real part, and whose imaginary part is bounded. In addition, we precise the structure of the spectrum of the generator of the semi-group, locating the essential spectrum stricly on the left side of the complex plane.

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Sunto Si linearizzano le equazioni di Navier-Stokes comprimibili attorno ad un moto lineare in un cilindro. Senza imporre restrizioni sul moto di base, si studia il problema lineare per perturbazioni periodiche nella direzione della generatrice del cilindro. Si prova che il problema di evoluzione lineare è dato dalla somma diretta di un semigruppo di stretta contrazione ed un semigruppo analitico. Ogni soluzione temporalmente non limitata deriva da autovalori isolati di molteplicità finita, aventi parte reale positiva e parte immaginaria limitata. Si studia anche la struttura dello spettro del generatore del semigruppo, costituito nel lato destro del piano complesso da autovalori di molteplicità finita, e nel lato sinistro di autovalori e da uno spettro essenziale situato su di una retta parallela all’asse immaginario.

     

On the incompressible limit of inviscid compressible fluids

We consider the Euler equations of barotropic inviscid compressible fluids in a bounded domain. It is well known that, as the Mach number goes to zero, the compressible flows approximate the solution of the equations of motion of inviscid, incompressible fluids. Here we discuss, for the boundary case, the different kinds of convergence under various assumptions on the data, in particular the weak convergence in the case of uniformly bounded initial data and the strong convergence in the norm of the data space.

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Sunto Nel presente lavoro consideriamo le equazioni di Eulero per un fluido inviscido comprimibile barotropico in un dominio limitato. è ben noto che, quando il numero di Mach tende a zero, i moti comprimibili approssimano le soluzioni delle equazioni del moto relative ad un fluido inviscido incomprimibile. Qui discutiamo, per il problema al contorno, i diversi tipi di convergenza sotto differenti ipotesi sui dati, in particolare la convergenza debole nel caso di dati iniziali uniformemente limitati e la convergenza forte nella norma dello spazio dei dati.

     

An existence theorem for compressible viscous fluids

Sunto Si dimostra un teorema di esistenza (locale nel tempo) per il sistema di equazioni che descrive il moto di un fluido viscoso comprimibile.     

Teoremi di unicità della magnetoidrodinamica in domini illimitati

Riassunto In questa nota si stabiliscono due teoremi di unicità della soluzione per il problema del moto di un fluido omogenco, incomprimibile, perfetto, elettricamente conduttore attorno ad un ostacolo fisso, anch'esso elettricamente conduttore. Nelprimo teorema viene trascurata la corrente di spostamento, mentre nel secondo si tiene conto anche di quest'ultima. Per la dimostrazione si utilizza il “metodo della funzione peso” usato da G. P. Galdi e S. Rionero in un analogo teorema di unicità per magnetofluidi viscosi.

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Summary The Author establishes two solution uniqueness theorems for the problem of homogeneous, incompressible, perfect, electrically conducting fluid motion around a fixed, electrically conducting solid body. In the first theorem displacemt current is disregarded, in the other one this current is considered. The proof is obtained by using the “weight function method” adopted by G. P. Galdi and S. Rionero in an analogous uniqueness theorem for viscous magnetofluids.

     

Sulla influenza dell'effetto Hall nella propagazione di onde magnetofluidodinamiche iu un fluido incomprimibile

Sunto Si esamina l'influenza dell'effetto Hall sulla propagazione ondosa it un fluido incomprimibile descritto dalle equazioni della magnetofluidodinamica nello schema del continuo. Nella parte I si studia dapprima la propagazione di onde piane di piccola ampiezza e poi quella delle onde di ampiezza finita. Nella parte II l'indagine é estesa alle onde cilindriche e nella parte III infine si discute la propagazione di onde piane e cilindriche nel caso in cui nello stato imperturbato il fluido non sia in quiete, bensì in moto uniforme. Nel lavoro si tiene conto delle azioni dissipative della viscosità e della conducibilità elettrica finita.

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Summary In this paper we discuss wave propagation in an incompressible conducting fluid considered as a continuous medium taking account of the Hall effect. In Part I we first consider the propagation of plane waves of small amplitude and secondly waves of finite amplitude. In Part II the discussion is extended to cylindrical waves and in Part III the propagation of plane and cylindrical waves is examined when in the unperturbed state the fluid is not at rest, but in a state of uniform motion. The dissipative effects of viscosity and finite electrical conductivity are taken into account in the present paper.

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A Bruno Finzi nel suo70mo compleanno.

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Lavoro eseguito nell'ambito dell'attività dei Gruppi di Ricerca Matematica del C.N.R. (Anno 1969) presso l'Istituto di Matematiche Applicate ? U. Dini ? della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Pisa.

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Entrata in Redazione il 20 ottobre 1969.     

Sulla stabilità di un fluido politropico, viscoso e pesante in un contenitore limitato da pareti perfette conduttrici di calore

Sunto In questa Nota, si affronta il problema del comportamento asintotico nel tempo di perturbazioni alla quiete per il sistema di equazioni per un fluido comprimibile, viscoso e politropico. Ammesso che esista una soluzione regolare globale, si dimostra, sotto l’ipotesi che il gradiente della temperatura assegnata al bordo sia piccolo, che la differenza tra la soluzione corrispondente a dati iniziali arbitrari e la quiete decade a zero pert che tende ad infinito nella normal diL ².

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We consider the equation system for a compressible viscous polytropic fluid in a regualar bounded domain and we study the asymptotic behavior as time goes to infinity of perturbations with respect to the basic rest state. Under the assumption of the smallness of the gradient of the given temperature on the boundary, we prove the exponential decay of theL ²-norm of the difference between the solution corresponding to arbitrary initial data and the rest state.

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The second author thanks the 60% contract MURST, also she acknowledges the GNFM of italian CNR-INDAM for financial supports.     

On steady irrotational flow of incompressible ideal fluid in a circular domain with free surface

We study irrotational steady flows of an incompressible ideal fluid in a two-dimensional circular domain, with free surface. Stationary solutions have been studied as bifurcation problems assuming the obstacle exactly circular, and in the presence of surface tension. In this paper, disregarding the surface tension, for non circular obstacles, we analize the set of solutions close to bifurcation points letting the Froud number as driving parameter.

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Sunto Si studiano moti irrotazionali stazionari di un fluido ideale incomprimibile in un dominio bidimensionale circolare con superficie libera. Di recente, le soluzioni stazionarie sono considerate come problemi di biforcazione assumendo che l’ostacolo sia un cerchio, supponendo che vi sia una tensione superficiale sulla superficie libera. In questo lavoro trascurando la tensione superficiale e considerando ostacoli non circolari, analizziamo l’insieme delle soluzioni vicino punti di biforcazione al variare del numero di Fround.

     

Un teorema di esistenza e unicità per un fluido viscoso con memoria

Riassunto In questo lavoro si prova un teorema di esistenza ed unicità per un problema evolutivo relativo ad un fluido viscoso lineare sotto l'ipotesi che l'equazione costitutiva soddisfi la Seconda Legge della Termodinamica.

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Summary In this paper, for a dynamic problem for a linear viscous fluid, we prove existence and uniqueness of solution under the hypothesis that the constitutive equation satisfies the Second law of Thermodynamics.

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Lavoro eseguito nell'ambito delle attività del G.N.F.M. del C.N.R. e dei progetti del 40% del M.P.I.     

Hilbert polynomials and powers of an ideal

Sunto Nel n1. viene definito il complesso generalizzato di Koszul K(A; E; t) di R-moduli associato ad una matrice A sopra un anello R e un R-modulo E. Si studia poi K(A; E; t) nel caso particolare in cui A sia una matrice della forma B(m, s) data nel n.3. Si dimostra infine che, sotto certe condizioni di finitezza, la lunghezza di ogni modulo d'omologia à una funzione polinomiale in m per m grande, e che per ogni m ≥1 la caratteristica di Euler-Poincaré è il prodotto di un coefficiente binomiale per la caratteristica del complesso di Koszul K(B(1, s); E;0).

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Entrata in Redazione il 18 novemb e 1972.     

Estensioni booleane di strutture relazionali

Riassunto In questa nota si introduce il concetto di estensione booleana in una struttura relazionale, facendo vedere che per questa via è possibile generalizzare in modo naturale le nozioni di potenza diretta, potenza ridotta e ultrapotenza di una struttura. Si estende inoltre alle ultraestensioni un teorema fondamentale sulle ultrapotenze.

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Summary In this paper the notion of Boolean extension of a relational structure is introduced. It is shown that it is possible to generalize in a natural way the notions of direct power, and ultrapower of a relational structure. A foundamental theorem on ultrapowers is extended to ?ultraextensions?.

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Lavoro eseguito nell’ambito dell’attività del Gruppo di Ricerca n. 37 del Consiglio Nazionale delle Ricerche per l’anno 1968–69.     

Thermo-mechanic shock waves in elastic materials and viscous fluids

Sunto Si studiano onde d'urto termo-elastiehe, precisamente T--onde d'urto, propagantisi in corpi che o sono elastici, o appartengono a una certa classe K di fluidi Stokesiani, includenti propriamente quelli di Navier-Stokes. Inoltre si propongono dei problemi unidimensionali di evoluzione tnvolgenti T--onde d'urto, posti in una forma linearizzata. La teoria delle onde termo-meccaniche di accelerazione, o T--onde di accelerazione, per corpi elastici e fluidi di Navier-Stokes, è estesa brevemente alla classe K; inoltre si mostra che essa concorda con la presente per onde d'urto. Ciò ha luogo qualitativamente in ogni caso, e quantitativamente in molti casi importanti, includenti tutti quelli di T--onde (d'urto o di accelerazione) propagantisi in corpi elastici (o fluidi non-viscosi). Si intende che sia che esplicitino ed estendano un certo diffuso procedimento per studiare la propagazione delle onde in un certo corpo reale schematizzato soddisfacentemente da un corpo C capace di conduzione termica, il quale sia elastico o sia un fluido viscoso. Secondo questo procedimento (i) si considera un certo corpo puramente meccanico, (ii)si studiano le onde di accelerasione o d'urto in esso, e (iii)si attribuiscono i risultati di questo studio a C. Come è posto in evidenza in [1], sia che la parte di connessa eon onde di accelerazione, sono non-ortodossi, ossia incompatibili con la validità incondizionata di tutte le leggi fisiche. Inveee, come la corrispondente parte di, è ortodossa. Per il suddetto accordo tra e, questo fatto fornisce una spiegagione del successo sperimeniale di. Sia che sono teorie termo-meccaniche di discontinuità iterate in quanto in esse è necessario porre qualche postulato aggiuntivo, come analogo della scelta di in o rispettivamente.

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This work has been performed within the sphere of activity of the research group n. 3 of the C.N.R. (Consiglio Nazionale delle Ricerche) for mathematical physics, in the academic year 1978–79.     

Una condizione di ergodicità per l’energia cinetica

Riassunto Si considera un sistema dinamico ooonomo ad un solo grado di libertà. Si semplifica la condizione di ergodicità di una variabile aleatoria e di tutte le funzioni di essa, data in un lavoro precedente da, B. Forte; questa nuova forma della condizione di ergodicità viene poi usata per stabilire a quale condizione necessaria e sufficiente deve soddisfare il potenziale della sollecitazione agente sul sistema perchè l’energia cinetica e tutte le funzioni di essa siano ergodiche.

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Résumé On considère un système dynamique à un degré de liberté. On simplifie la condition d’ergodicité d’une variable aléatoire et de toutes ses fonctions, donnée dans un travail précédent par B. Forte; ensuite on emploie cette nouvelle forme de la condition d’ergodicité pour établir à quelle condition nécessaire et suffisante doit satisfaire le potentielU du système pour que l’énergie cinétique et toutes ses fonctions soient ergodiques.

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Lavoro eseguito per la realizzazione del programma di ricerca del Gruppo n. 7 del C.N.R.     

Quasi-isomorphisms of finitely generated modules over valuation domains

Sunto Sia R un anello commutativo. Due R-moduli si dicono quasi-isomorfise ciascuno è isomorfo ad un sottomodulo dell'altro. Si prova che, a meno di quasi-isomorfismi, un R-modulo si decompone in modo unico in una somma diretta finita di sottomoduli uniformi. Nel caso in cui R è un dominio di valutazione, si prova che, se X e Y appartengono ad una certa classe di R-moduli finitamente generati e uniformi, X e Y sono quasiisomorfi se e solo se sono isomorfi. Usando i precedenti risultati, otteniamo nuove classi di R-moduli finitamente generati che, a meno di isomorfismi, si decompongono in modo unico in somma diretta di addendi indecomponibili.

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Lavoro eseguito con il contributo del Ministero della Pubblica Istruzione.