Normal and oblique collisions of a vortex ring with a wall

The oblique collision of a vortex ring with a solid wall, atRe=/=1389, has been analysed by the direct simulation of the Navier-Stokes equations in Cartesian coordinates. In accordance with a previous experimental study [1], the secondary vorticity produced at the wall is organized into a loop-like vortex in the region of the ring furthest away from the wall. As the ring approaches the wall, the region closest is subjected to a high rate of stretching which increases the vorticity in the core. The vorticity gradients along the core generate bi-helical vortex lines continually displaced towards the region of the ring furthest away from the wall. The analysis of the vorticity and straining fields revealed that the pressure gradient along the core is responsible for the convective motion that displaces these vortex lines and accumulates secondary vorticity in the region far from the wall. This vorticity rolls up and forms a secondary structure which by self-induction moves away from the wall.The fundamental role of the differential stretching has been demonstrated by comparing the case of oblique collision with that of normal collision and with the collision of a two-dimensional vortex pair with an oblique wall.

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Sommario L'interazione di un vortice ad anello con una parete obliqua, aRe=1389, è stata analizzata mediante la simulazione diretta delle equazioni di Navier-Stokes in coordinate cartesiane. In accordo con un precedente esperimento [1] è stato evidenziato che la vorticità secondaria, prodotta alla parete, si organizza in una strutura vorticosa a loop nella regione dell'anello più lontana dalla parete. Quando il vortice si avvicina alla parete, la parte più vicina è soggetta ad un'elevata deformazione che aumenta il valore della vorticità nel core. La distribuzione non uniforme di vorticità lungo il core del vortice genera delle linee di vorticità elicoidali che vengono transportate verso la regione dell'anello più lontana dalla parete. L'analisi dei campi di vorticità e di deformazione ha rivelato che il gradiente di pressione, dovuto al campo di deformazione non uniforme lungo il core del vortice, è responsabile di un moto convettivo che trasporta le linee di vorticità ed accumula la vorticità secondaria nella regione del vortice più lontana dalla parete, dove la struttura secondaria viene generata.Il ruolo fondamentale della deformazione non uniforme è stato evidenziato mediante il confronto della collisione obliqua coni casi di collisione normale e di collisione di una coppia di vortici bidimensionali con una parete obliqua.

     

MHD boundary layer equations for power-law fluids with variable electric conductivity

The boundary layer in a power-law fluid flowing in the presence of a transverse variable magnetic field is investigated. Assuming the electric conductivity of the fluid is dependent on its velocity, Meksyn's method is used to get an analytical solution for the velocity field and the coefficient of friction. The effect of the magnetic field is then discussed.

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Sommario Lo scopo di questo lavoro è di studiare lo strato limite laminare con relazione costitutiva a legge di potenza bidimensionale di un fluido non-newttoniano incompressibile elettroconduttore che scorre lungo una parete piana in presenza di un campo magnetico trasversale e di una pressione esterna. La conducibilità elettrica del fluido viene assunta come funzione della velocità nella forma =₀ u, dove ₀ è costante eu è la velocità del flusso parallela alla parete. L'equazione base è stata risolta applicando il metodo di Meksyn per ottenere una soluzione analitica per la velocità ed il coefficiente di attrito. Viene inoltre discusso l'effetto del campo magnetico e la variazione della conducibilità elettrica.

     

A two-dimensional polycrystal model in a ‘deep’ space representation

We propose a model which links macroscopic deformations with changes in crystalline texture. The model calls upon microstructural variables to describe the state of the polycrystal; their time-rates, together with the corresponding microstresses, enter the expression of virtual power. Appropriate supplementary terms also appear in the equations of balance of energy and entropy.Schmid's law for single slip systems is invoked to provide one of the additional constitutive equations. A constitutive statement similar to the Taylor-Bishop-Hill criterion for polycrystals is introduced to relate the velocity gradient and the lattice spin via the active spin combination.The model is applied to an example agreeing with a Taylor planar polycrystal for a particular choice of constitutive laws for the microstresses.

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Sommario Proponiamo un modello che collega la deformazione macroscopica all'evoluzione della tessitura cristallina. Questo modello si rifà a variabili microstrutturali per descriverelo stato profondo del policristallo; le velocità di tali variabili entrano nell'espressione della potenza virtuale in uno con le microtensioni ad esse associate. Termini supplementari appropriati appaiono inoltre nelle equazioni di bilancio dell'energia e dell'entropia.Viene utilizzato il criterio di Schmid per i singoli sistemi di scivolamento per scrivere una delle equazioni costitutive necessarie. Viene quindi introdotto un assunto simile al criterio di Taylor-Bishop-Hill per i policristalli per mettere in relazione il gradiente di velocità e la velocità di rotazione del reticolo cristallino via la combinazione di scivolamenti attiva.Il modello viene applicato ad un esempio mostrando buon accordo con un policristallo piano alla Taylor per una scelta particolare dei legami costitutivi delle microtensioni.

     

Static and dynamic behaviour of a rigid rotor on journal bearings

This experimental investigation concerns the static and dynamic behaviour of a rigid balanced rotor on journal bearings. Running conditions were chosen in order to obtain relatively high eccentricity ratios near the instability threshold speeds.The results, compared also with the theoretical predictions of some authors, have substantially shown the importance of examining the static behaviour near the instability threshold speed to allow a correct interpretation of some aspects of the dynamic behaviour.In order to clarify the discrepancies between the observed and the theoretically predicted dynamic behaviour, some further tests have been carried out.

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Sommario E' stato esaminato sperimentalmente sia il comportamento statico che quello dinamico di un rotore rigido e bilanciato sostenuto da cuscinetti cilindrici lubrificati.Le condizioni di funzionamento sono state scelte in modo tale che, in prossimità della soglia di instabilità, il valore del rapporto di eccentricità risultasse relativamente grande.I risultati, confrontati anche con le indicazioni teoriche di altri autori, hanno sostanzialmente evidenziato l'importanza dell'esame del comportamento statico in prossimità della soglia di instabilità al fine di interpretare correttamente alcuni aspetti del fenomeno dell'instabilità.Sono state inoltre effettuate una serie di ulteriori indagini con lo scopo di chiarire le discordanze fra il comportamento dinamico osservato e quello previsto dalla teoria.

     

Asymmetric snap-buckling of a column restrained by a stiff wire

Summary A relatively simple example of asymmetric snap-through buckling in a continuous structure is the nonlinear problem of a cantilevered column restrained at its tip by a stiff wire, which is inclined at an acute angle to the column centerline, and loaded at its tip by a force perpendicular to the centerline. A parameter called , which is the nondimensional ratio of the flexural rigidity of the column to the combined extensional stiffness of the wire and the column centerline, determines the essential features of the buckling. If is zero, or is small compared to unity, the bending of the column is small enough to justify the use of linear bending theory for the column. Hence, even though the constraint is nonlinear, the solution to this problem is obtained in closed form. The critical point for the structure is found to be an asymmetric branching point for =0, while for positive, the critical point is a snap-through type. The effect of is similar to that induced by initial imperfections in more complex structures. For very small , the critical load is markedly decreased from the value for =0. Moreover, the graph of the load vs. tip deflection has the appearance of having an acute discontinuity in slope at the critical point for very small, although it is actually found that the graph has a horizontal tangent there.

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Sommario Un esempio relativamente semplice di collasso asimmetrico per carico di punta in una struttura continua è il problema non lineare di una colonna incastrata ad una estremità e vincolata all'altra estremità da un filo rigido che forma un angolo acuto con l'asse della colonna e caricata a quella estremità con una forza perpendicolare allo stesso asse. Un parametro chiamato , che è il rapporto adimensionale fra la rigidità flessionale della colonna e la rigidezza longitudinale del filo e dell'asse della colonna, determina le caratteristiche essenziali del cedimento. Se è zero o è piccolo rispetto all'unità, l'inflessione della colonna è sufficientemente piccola per giustificare l'uso della teoria lineare di inflessione per la colonna. Di conseguenza anche se il vincolo non è lineare la soluzione del problema è ottenuta in forma compatta. Il punto critico della struttura si trova nel punto di biforcazione asimmetrica per =0, mentre per positivo, il punto critico rappresenta un punto di collasso. L'effetto di è simile a quello prodotto da imperfezioni iniziali in strutture più complesse. Per molto piccolo il carico critico è notevolmente ridotto rispetto al valore per =0. Inoltre il grafico del carico in funzione della curvatura all'estremità sembra avere una netta discontinuità nella pendenza dal punto di biforcazione per molto piccolo benchè, in realtà si trovi che il grafico ha lì una tangente orizzontale.

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This research was supported by the Advanced Research Projects Agency (Project DEFENDER) and was monitored by the U.S. Army Research Office, Durham, under Contract DA-31-124-ARO-D-257.     

Inversion and quasi-static problems in linear viscoelasticity

Within the theory of linear viscoelasticity, we seek solutions to the inversion problem of the constitutive equation respectively inL ² and in the spaceS of the tempered distributions. Successively we study the quasi-static problem inS. Both problems admit one and only one solution if the relaxation function satisfies Graffi's inequality. Finally we show that the inversion problem and the quasi-static one are deeply connected and that every counterexample about the existence or uniqueness of the solutions for the first problem also provides a counterexample for the latter.

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Sommario Nell'ambito della viscoelasticità lineare, si studia il problema dell'invertibilità della equazione costitutiva rispettivamente inL ² e nello spazioS delle distribuzioni temperate. Successivamente si studia il problema quasi statico inS. Entrambi i problemi ammettono una ed una sola soluzione se la funzione di rilassamento soddisfa la disuguaglianza di Graffi. Infine si mostra che i due problemi sono strettamente correlati in quanto ogni problema quasi statico è riconducibile ad un problema di invertibilità.

     

Influence of stacking sequence and interlaminar layer on stress singularities at free edge of composite laminates

Summary The topic concerning the singularity in the state of stress existing at the free edges of plane composite laminates with resin interlaminar layer, has been dealth with. The problem has been studied by means of a F.E. approach, founded on a method able to determine the free edge state of stress without aprioristical hypotheses about the presence of a singularity. Then the singularity itself has been studied through a linear-logarithmic formulation which enables, for the stacking sequences considered — all belonging to the [°/°–90°] _s family — and for all meaningful stress components, to compute the power of the singularity and the boundary layer stress intensity factor (or free edge stress intensity factor). Taking into account these parameters, various laminations and stacking sequences have been compared, in order to provide a practical measure of the severity of the singular stress field and its influence on failure modes.Then a comparative analysis has been worked out, in order to evaluate the effects due to the thickness of the resin interlaminar layer between two fiber layers.

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Sommario Si prende in considerazione il problema connesso con l'esistenza di singolarità nel campo di sforzo presente ai bordi liberi di laminati piani in materialxe composito, in presenza di uno strato di resina interlaminare.La questione viene affrontata tramite un approccio numerico agli elementi finiti, basato su di un metodo in grado di determinare il campo di sforzo al bordo libero senza assumere aprioristicamente la presenza di singolarità. La eventuale singolarità viene poi studiata mediante una trattazione logaritmico-lineare che consente di calcolare, per tutte le laminazioni prese in considerazione, (appartenenti alla famiglia [°/°–90°] _s )e per le componenti di sforzo più significative, il valore della potenza della singolarità e quello che viene definito fattore d'intensità degli sforzi al bordo libero. Sulla scorta di tali valori si confrontano le varie laminazioni e sequenze di impaccamento.Per tuttii questi aspetti viene inoltre condotta un'indagine comparativa, per valutare l'effetto dovuto allo spessore dello strato di resina interlaminare.

     

Wave Penetration through Elastic Solids with a Periodic Array of Rectangular Flaws

In the context of wave propagation in damaged (elastic) solids, an analytical approach for anti-plane normal penetration of a plane wave through a periodic array of rectangular flaws is developed. Reduced the problem to integral equations holding over the openings, an approximation of one-mode type will lead to explicit analytical formulas for the scattering parameters. Numerical resolution of the relevant equations will finally provide some graphs to be compared. Sommario. Nellambito della propagazione ondosa in solidi elastici danneggiati, si sviluppa un approccio analitico per studiare la penetrazione normale di unonda piana attraverso una fila periodica di difetti di forma rettangolare. Si considera il caso (scalare) della propagazione anti-piana. Ridotto il problema a due equazioni integrali basate sulla distanza fra difetti adiacenti, unapprossimazione del tipo one-mode condurrà a formule analitiche esplicite (rispetto alla frequenza) per i coefficienti di diffrazione. La risoluzione numerica delle equazioni integrali esatte ed approssimate fornirà infine alcuni grafici di confronto.     

Second order gravitational field theories with hilbert gauge

Summary We consider, in the field-theoretical approach, a class of gravitational theories deducible by a variational principle in the unrenormalized pseudo-Euclidean space-time. At first order in the coupling constant f we require the theories to coincide with the Einstein one. Moreover we assume the Hilbert gauge which assure the exclusion of the vector component of the gravitational potential . To get the higher order consistency we substitute the most general energy-momentum tensor for the particle tensorT ^(p) in the field equations. Requiring the latter to be deducible by a variational principle varying the potentials , we get a Lagrangian which, varying the particle coordinates, gives the equations of motion. So we get a class of theories depending on 5 arbitrary parameters. To have observable quantities we have to renormalize. So we realize that, to satisfy the equivalence principle, we have to put one of the arbitrary parameters equal to zero. With this choice the class of theories coincides at second order with general relativity.

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Sommario Si vuole ottenere una classe di teorie gravitazionali deducibili da un principio variazionale, nell'ambito della teoria dei campi e nello spazio-tempo pseudoeuclideo non-rinormalizzato. Si richiede che tali teorie coincidano, al primo ordine nella costante di accoppiamento f, con la teoria di Einstein. Si assume inoltre la gauge di Hilbert al fine di escludere la presenza della componente vettoriale del potenziale . Per ottenere la consistenza al secondo ordine delle equazioni di campo, si sostituisce, in queste ultime, al tensore della particellaT ^(p) il più generale tensore energia-quantità-di-moto . Imponendo alle equazioni di campo di essere deducibili mediante un principio variazionale ove si varino i potenziali , si ottiene una lagrangiana che, ove si varino le coordinate della particella di prova, dà le equazioni di moto. In tal modo si ottiene una classe di teorie dipendenti da 5 parametri arbitrari. Per un confronto con i dati sperimentali è necessario rinormalizzare, onde esprimere quantità osservabili. Si dimostra così che per soddisfare il principio di equivalenza al secondo ordine è necessario porre uno dei 5 parametri uguale a zero e che, con tale scelta, l'intera classe di teorie coincide, al secondo ordine, con la relatività generale.

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Research sponsored by the CNR, Gruppi di ricerca Matematica     

Boundary integral equations in quasisteady problems of capillary fluid mechanics

Summary In this paper the motion of a viscous multiphase liquid occupying all the space under the action of surface tension is considered. Applying the quasisteady approximation, i.e. when mass forces including inertia terms are neglected, the flow is completely defined by the location of an interface for which the abstract Cauchy problem with nonlocal normal velocity operator is formulated. In order to obtain this operator a standard auxiliary problem for the Stokes system is to be solved which can be reduced to the Fredholm boundary integral equations by means of the application of the hydrodynamic potentials of simple layers. The stability problem of a spherical drop drift is investigated as an illustration of this method.

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Sommario Si studia il moto di un liquido viscoso a più fasi che occupa l'intero spazio ed è soggetto all'azione della tensione superficiale. Applicando l'approssimazione quasistazionaria (ossia trascurando forze di massa e termini di inerzia) il flusso è determinato dalla posizione di un'interfaccia per la quale viene formulato un problema di Cauchy astratto con operatore di velocità normale non locale. Per la definizione di questo operatore viene risolto un problema ausiliario standard per il sistema di Stokes, che può essere ridotto ad un'equazione integrale di contorno del tipo Fredholm, facendo uso della rappresentazione in semplice strato del potenziale idrodinamico. Come illustrazione del metodo viene trattato il problema della stabilità di una goccia sferica.

     

Penetration of a solvent into a non-homogeneous polymer

Summary We consider a free boundary problem arising from a model for sorption of solvents by glassy polymers. We assume that the problem has planar symmetry, but it is non-homogeneous in the direction of the advancing front. We give an extensive mathematical analysis of the problem, proving existence and stability of the solution and describing some asymptotical behaviours.

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Sommario Si studia un problema unidimensionale a frontiera libera, che deriva da un modello per l'assorbimento di solventi nei polimeri vetrosi. Si suppone che il problema abbia simmetria piana e che il polimero sia non omogeneo nella direzione di avanzamento del fronte. Si prova l'esistenza e la stabilità della soluzione ed inoltre si descrive il comportamento asintotico.

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This work is partially supported by U.S.A.E.R.O. Contract DAJA 45-83-C-0053, and by the Italian MPI 40% Project Equazioni di evoluzione e applicazioni.     

First instabilities in the wake past a circular cylinder. Comparison of transient regimes with landau's model

Velocity measurements were carried out in the flow past a circular cylinder at Reynolds number ranging from 30 to 180 to study the genesis and the evolution of the first instabilities in the wake. Since the occurrence of aeroelastic coupling between flow and cylinder has been cause of debate about the results obtained in recent experiments on the subject, a great deal of care has been taken to avoid that coupling. We focused our attention on two points: the onset of the first instability and the transition from the low-speed to the high-speed oscillation mode. With regard to the second topic we can confirm the existence of a discontinuity in the relation between St and Re at Re90 even in the absence of any aeroelastic coupling. However, no band enlargements in the velocity spectrum, indicating the appearance of highly disorganized motion, were observed for Re varying through that discontinuity interval. To investigate the onset of the first periodic oscillation we performed measurements with a slowly varying Reynolds number by means of very small positive or negative accelerations. Our results indicate that in the neighborhood of the onset of the first oscillation the amplitude of the transient velocity fluctuations does not obey the so-called Landau model.

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Sommario Al fine di studiare la genesi e l'evoluzione delle prime instabilitá nelle scie si sono eseguite delle misure della velocitá nel flusso a valle di un cilindro circolare variando il numero di Reynolds tra 30 e 180. Poiché esiste, per questo tipo di esperimento, la possibilitá di ritrovarsi in una situazione di accoppiamento aeroelastico tra il cilindro ed il flusso, situazione tale da inficiarne l'attendibilitá e che é stata causa di dispute scientifiche sull'interpretazione dei risultati ottenuti nei piú recenti esperimenti sul soggetto, si é accuratamnete progettato l'esperimento in modo da escludere qualisiasi condizione suscettibile di innescare un tale accoppiamento. Si é concentrata l'attenzione su due punti principali: l'insorgere della prima instabilitá e la transizione tra il low-speed ed il high-speed oscillation mode. Per quel che concerne il secondo punto noi possiamo confermare l'esistenza di una discontinuitá nella relazione St=f(Re) quando il Re 90 anche in assenza di qualsiasi accoppiamneto aeroelastico. Inoltre, al variare del Re attraverso questa discontinuitá, non si é osservato nessun allargamento di banda nello spettro delle velocitá che potesse indicare l'apparire di un moto altamente disorganizzato. Per studiare la genesi della prima oscillazione periodica si sono eseguite delle misure al lento variare del Re per mezzo di piccolissime accelerazioni, sia positive che negative, impartite al campo di moto. I risultati ottenuti indicano che nelle vicinanze dell' insorgere della prima oscillazione l'ampiezza delle fluttuazioni transienti non obbedisce al modello di Landau.

     

Stefan — like problems with space — dependent latent heat

Summary A wide class of one-dimensional heat conduction problems with phase change is considered on the assumption that the latent heat is a given function of the position of the separation plane between the two phases: L=[s(t)].Some sufficient conditions for the existence and uniqueness of the solution in a given time-interval are given. This work permits the generalization of some previous results and the investigation of some cases of particular interest.

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Sommario Si studia una vasta classe di problemi di conduzione unidimensionale del calore in presenza di cambiamento di fase, nel caso in cui il calore latente sia funzione della posizione del fronte di separazione tra le due fasi: L=[s(t)].Si trovano delle condizioni sufficienti per l'esistenza e la unicità della soluzione del problema in un certo intervallo di tempo; si mostra infine che la trattazione permette di generalizzare risultati già noti e di estendere lo studio a casi di particolare interesse.

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Work performed within the Research Group (Grant. no. 115.2210) of the C.N.R.     

New trends in the analysis of masonry structures

The modern theory of masonry structures has been set up on the hypothesis of no-tension behaviour, with the aim of offering a reference model, independent of materials and building techniques employed. This hypothesis gives rise to inequalities which have to be satisfied by the stress tensor components and, as a dual aspect, to the kinematic behaviour characteristics of media which can be classified as lying between solids and fluids: the structure of the masonry material consists of particles reacting elastically only when in contact. An examination of the plane-stress problem leads us to define, within the prescribed domain under admissible loads, three different subdomains with null, regular, or non-regular principal stress tensors, respectively. As the boundaries of such subdomains are not known a priori, the problem can be classified as a free boundary value problem. The analysis concerns mainly the subdomains where the stress tensor is non-regular; and a non-regularity condition det =0 is added to the equilibrium equations. This condition makes the stress problem isostatic and leads to a violation of Saint-Venant's compliance conditions on strains. Hence there is a need to introduce a strain tensor, not related to the stress tensor, which can be decomposed into an extensional component and a shearing component; we prove that such strains, of the class ^c, are similar to those of the theory of plastic flow. From the point of view of computational analysis the anelastic strains are considered as given distortions; they are computed by means of the Haar-Kármán principle, modified for computational purposes by an idea of Prager and Hodge.

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Sommario La moderna teoria delle strutture murarie, fondata sulla rigorosa non reagenza a trazione del materiale, ha lo scopo di fornire un modello di riferimento indipendente sia dalle caratteristiche del materiale sia dalle techniche costruttive impiegate. L'ipotesi di non reagenza a trazione si traduce in disuguaglianze che le componenti del tensore di stress devono verificare; dualmente il comportamento caratteristico cinematico può esser classificato di confine, come del resto la stessa statica, tra solidi e fluidi: la struttura ipotizzata del materiale muratura consiste di particelle che reagiscono solo se sono in contatto. L'esame del problema piano porta a definire all'interno del dominio di definizione tre differenti tipi di sub-regioni in cui lo stress è nullo, canonico, o singolare. Poiché le frontiere di queste sub-regioni non sono note a priori il problema può anche essere classificato di frontiera libera. L'analisi concerne fondamentalmente la sub-regione in cui il tensore è non regolare, perché deve verificare anche la condizione det =0. Ciò rende isostatico il problema e conduce anche alla violazione della condizione di integrabilità delle deformazioni. Questo passaggio può essere superato introducendo un tensore di deformazioni a tensioni nulle che si può decomporre in una componente estensionale ed in una componente di scorrimento; si dimostra che queste deformazioni sono equivalenti a quelle che intervengono nella Teoria del flusso plastico. Dal punto di vista computazionale le deformazioni anelastiche sono considerate come distorsioni impresse determinate attraverso il principio di Haar-Kármán modificato, per le techniche computazionali, su idee di Prager e Hodge.

     

Quasi-cylindrical translation shells

Summary For shells generated by translation of an arbitrary profile along an arc of finite rise and large chord, as compared with the dimensions of , an elastic theory is developed on three-dimensional basis by the method of parametric expansions.

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Sommario Per il guscio generato dalla traslazione di una curva generica lungo un arco di monta finita e corda grande a fronte delle dimensioni di A, è sviluppata su base tridimensionale una teoria elastica col metodo degli sviluppi parametrici.

     

On the Temperature of a Rarefied Gas in Non‐Equilibrium

This paper addresses the problem of the proper definition of temperature of a gas in nonequilibrium. It shows that the mean kinetic energy of the atoms of a rarefied gas is not a good measure for thethermodynamic temperature, because in general it jumps at a wall, and because it is nonmonotone in a onedimensional process of stationary heat conduction. The jump of the kinetic temperature is calculated and found to be about 5K in a rarefied gas. The basis for the calculations is provided by the arguments of extended thermodynamics of 14 moments. An essential tool is the minimax principle of entropy production recently postulated by Struchtrup Weiss [1], because it furnishes one important boundary condition.Sommario. Il lavoro riguarda la corretta definizione della temperatura di un gas in condizioni di nonequilibrio. Si mostra come lenergia cinetica media degli atomi di un gas rarefatto non sia una buona misura della temperatura termodinamica poiché in generale, essa risulta discontinua su una parete e nonmonotona in un processo unidimensionale di conduzione stazionaria del calore. Viene calcolato il salto della temperatura cinetica che risulta pari a circa 5K in un gas rarefatto. La base per il calcolo è fornita dal contesto della termodinamica estesa di 14 momenti. Uno strumento essenziale è rappresentato dal principio di minimax di produzione di entropia recentemente postulato da Struchtrup and Weiss [1], che fornisce unimportante condizione alcontorno.     

Some properties of gases with vibrational relaxation when viewed as materials with memory

Summary In recent years there has been developed a general thermodynamics of materials for which the stress, temperature, and energy depend on the histories of the strain and another variable, such as the entropy. Here we discuss the compatibility of that thermodynamical theory with a special theory of mechanical dissipation which has been successfully used in physical gas dynamics: the theory of gases with vibrational relaxation. Granting, without detailed study, certain technical points involving the uniqueness and stability of solutions of a class of non-linear integral equations, we observe that the theory of relaxing gases can be imbedded in the framework of the thermodynamics of materials with memory, provided only that we identify the temperature of the thermodynamical theory with the translational or (activemode) temperature of the internal-relaxation theory.We conclude our discussion with a report of a calculation we have made of the isentropic, pressure-volume, relaxation function exhibited by a gas with vibrational relaxation when regarded as a linearly viscoelastic material.

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Sommario Si è ultimamente sviluppata una termodinamica generale dei materiali per i quali la tensione, la temperatura e l'energia dipendono dalla storia passata dello strain e da un'altra variabile, come l'entropia.Studiamo qui la compatibilità di questa teoria termodinamica con una teoria speciale di dissipazione meccanica, che è stata applicata con successo nella dinamica dei gas reali: la teoria dei gas con rilassamento vibrazionale.Accettati, senza un esame dettagliato, certi punti tecnici che comportano l'unicità e la stabilità delle soluzioni di una classe di equazioni integrali non lineari, osserviamo che la teoria dei gas con rilassamento vibrazionale può essere inquadrata nella struttura della termodinamica dei materiali con memoria, a patto che la temperatura della teoria termodinamica venga identificata con la temperatura di traslazione o di modo attivo della teoria del rilassamento interno.Concludiamo la nostra discussione riportando i risultati ottenuti nella derivazione della funzione che descrive il rilassamento isoentropico di pressione che segue una variazione di volume rivelata da un gas con rilassamento vibrazionale quando è considerato come materiale visco-elastico lineare.

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This research was supported in part by the U. S. Air Force Office of Scientific Research and the U. S. Office of Naval Research.     

Elastohydrodynamic lubrication in a plane slider bearing

Summary The present work deals with the case of a two-dimensional slider bearing with a rigid pad and an elastic bearing. Fluid viscosity is assumed to be only a pressure function. We determined the bearing deformation, the pressure distribution and the load capacity at different values of the inclination angle of the slider, with a numerical integration of the system consisting of the elasticity and Reynolds equations. The results show that, with an iso-viscous fluid, bearing elasticity causes a load capacity decrease. Instead bearing elasticity together with the variation of fluid viscosity due to pressure causes a load capacity greater than that of the iso-viscous case (=0).

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Sommario Il presente lavoro studia il problema della coppia prismatica lubrificata con pattino rigido di allungamento infinito e cuscinetto deformabile; si suppone che la viscosità del fluido sia funzione della sola pressione. Il sistema di equazioni, costituito dall'equazione di Reynolds e dall'equazione dell'elasticità, è stato risolto numericamente, determinando la deformazione del cuscinetto, andamento della pressione e la capacità di carico per diversi valori dell'inclinazione del pattino. I risultati dimostrano che, con fluido isoviscoso, la deformabilità del cuscinetto determina una riduzione della capacità di carico. Se si considera, invece, effetto combinato dell'elasticità del cuscinetto e della variazione della viscosità del fluido, la capacità di carico risulta maggiore di quella che si ottiene con fluido isoviscoso (=0).

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Nomenclature /L - /L - x/L - x/L - - ¯C CZ/h ₁ - E elasticity modulus - h film thickness - H elastic deformation of the bearing - h ₁ minimum film thickness - h ₂ inlet thickness - inclination of the pad - h Z/h ₁ - HZ/h ₁ - L pad length - viscosity - ₀ viscosity with no over-pressure - p over pressure - p P _ec-P _rc where:ec=elastic caserc=rigid case - P h ₁ ² /6₀VL - h ₂/h ₁=1+L/h ₁ - FV bearing velocity - W load capacity per unit width - Wh ₂ ¹ /6₀ VL ² - Z E h ₃ ¹ /12 ₀ VL ² A first version of this paper was presented at the 7th National AIMETA congress, held at Trieste, October 2–5, 1984. This work was supported by C.N.R.     

Factors influencing non-circular ring vortex motion

Non-circular ring vortices are innately unstable, giving rise to a range of new phenomena. Here we report on our and Heertsch's [1] experiments in which vortices were generated at rectangular holes and nozzles with aspect ratios 2<<20. Different piston histories were also used. For forestrokes alone we were able to confirm the typical non-splitting motion of the primary vortex. On introducing a backstroke following the forestroke even for values of as low as 2 — values which should not give rise to splitting vortices — vortices could be made to split into 2, 3 or 4 secondary vortices. For cases where they rejoined the process was significantly different to that predicted by theory [2]. For 3 for a nozzle geometry the splitting angle is extremely sensitive to the stroke (length) so long as splitting takes place, whereas for 9>>5 the splitting angle tends to become independent of the stroke. This sensitivity on the stroke is reduced for vortices generated at a hole geometry. For all cases investigated here the splitting angle seems to be relatively insensitive to the Reynolds number. Vortices generated at hole geometries also tend to be less stable than those generated at tube geometries. Finally, the dependence of the splitting angle on the stroke length only scales with the nozzle breadth for 7>>5.

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Sommario Vortici ad anello non circolari sono intrinsecamente instabili e danno luogo ad una gamma di nuovi fenomeni. In questo articolo vengono riportati gli esperimenti degli Autori e di Heertsch in cui sono generati vortici in ugelli e fori rettangolari con rapporti geometrici =2÷20. Sono state anche usate differenti storie del moto del pistone. Nel caso in cui si usi solo la corsa in avanti si è stati capaci di confermare il moto tipico del vortice primario senza divisione del vortice stesso. Introducendo una corsa inversa, subito dopo la corsa in avanti, persino per pari circa a 2 — valore in cui il vortice non si dovrebbe dividere — i vortici si potevano dividere in due, tre o quattro vortici secondari. Nei casi in cui si verificava la riconnessione, l'evoluzione del processo era molto differente rispetto alla teoria. Per <3, per una data geometria dell'ugello, l'angolo di separazione è estremamente sensibile alla lunghezza della corsa, mentre per =5÷9 l'angolo di separazione tende a diventare indipendente dalla corsa. Questa sensibilità è ridotta per vortici generati in fori. In tutti i casi l'angolo di separazione sembra abbastanza indipendente dal numero di Reynolds. Vortici generati in corrispondenza di fori tendono ad essere meno stabili di quelli generati in ugelli. Infine, la dipendenza dall'angolo di separazione sulla lunghezza della corsa scala con l'ampiezza dell'ugello solamente per =5÷7.

     

A real time forecasting model for landslides triggered by rainfall

The FLaIR model has been developed for the simulation and the forecasting of landslide movements activated by rainfall. It is composed of two modules. The first, rainfall-landslide module, correlates precipitation and landslide occurrence. The second, stochastic rainfall module, provides synthetic generation of rainfalls, giving a probabilistic representation of future precipitations. A mobility function, schematised as convolution of the rainfall intensity and a filter function, is related to the probability of landslide occurrence. The forecasting consists of the estimation at time of the value that the mobility function may attain to, at time t. Such a value depends on both the observed rainfall intensity, measured before , and the estimated one, derived from the stochastic rainfall module in the interval ], t]. Then the mobility function is composed of a deterministic and a stochastic part. In the paper a parameter, variance index, is introduced in order to describe the roles of the two components. For two very general classes of filters the analytical form of the variance index is determined providing an easy evaluation of the weights of the two components. The behaviour of different types of landslides is finally emphasised by two case studies.

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Sommario Nel presente lavoro viene presentato un modello, denominato FLaIR, per la simulazione e la previsione dei movimenti franosi innescati dalle precipitazioni. Esso si compone di due moduli: il primo correla le piogge con gli eventi franosi; il secondo effettua, invece, una generazione sintetica di dati di precipitazione, fornendo una rappresentazione probabilistica delle piogge future. La probabilità del verificarsi dell'evento franoso è messa in relazione con una funzione di mobilizzazione, schematizzata come convoluzione tra le intensità di pioggia e una funzione filtro. La previsione consiste nella stima, al tempo , del valore che la funzione di mobilizzazione potrà attingere al tempo t. Tale valore dipenderà sia dalle intensità di pioggia osservate, misurate prima di , sia da quelle stimate, nell'intervallo ], t], derivanti dal modello stocastico di precipitazione. Il modello risulta, dunque, formato da due componenti: una di natura deterministica e l'altra di natura stocastica. Al fine di descrivere il ruolo di ciascuna delle due componenti viene introdotto un parametro, detto indice di varianza, per il quale viene determinata l'espressione analitica per due classi, molto generali, di funzioni filtro. Tali espressioni consentono una facile valutazione del peso di ciascuna componente. Viene, infine, analizzato il comportamento di frane di diversa tipologia tramite lo studio di due casi reali.