On the growth of unsteady hydromagnetic multiple boundary layers

Summary A study is made of the development of hydromagnetic multiple boundary layers in an electrically conducting rotating liquid bounded by an infinite insulating disk or by two parallel insulating disks in the presence of a uniform magnetic field. The velocity field of the unsteady boundary layer flow generated by non-torsional oscillations of the disk(s) is calculated for small and large values of time. The structures of the associated hydromagnetic boundary layers formed on the disk(s) are determined explicitly. The simultaneous effects of the external magnetic field and the Coriolis force with reference to weak and strong rotation have been explored. The characteristic features of the flow phenomena are examined in some detail. A comparison is made of the results of the present analysis with those of non-. rotating hydromagnetic flow and of hydrodynamic fluid flow. The physical interpretations of the mathematical results are given. The Laplace transform treatment together with the Heaviside expansion theorem has been employed to carry out the mathematical analysis.

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Sommario Si studia lo sviluppo di strati limite multipli idromagnetici in un liquido elettroconduttore rotante limitato da un disco infinito isolante o da due dischi paralleli isolanti in presenza di un campo magnetico uniforme.Il campo di velocità del flusso transitorio di strato limite generato da oscillazioni non torsionali del disco o dei dischi è calcolato per valori piccoli e grandi del tempo. Si determinano esplicitamente le strutture degli strati limite idromagnetici associati sul disco o sui dischi.Si indagano gli effetti simultanei del campo magnetico esterno e della forza di Coriolis con riferimento a rotazione debole e forte. Si esaminano in dettaglio i fenomeni caratteristici del flusso. Si confrontano i risultati di questa analisi con quelli di flussi idromagnetici non rotanti e di flussi idrodinamici. Si danno le interpretazioni fisiche dei risultati matematici.Per eseguire l'analisi matematica si è impiegata la trasformata di Laplace unitamente al teorema d'espansione di Heaviside.

     

Numerical solution of the navier-stokes equations for a rotating fluid flow in a cylindrical pipe

Summary A numerical investigation of a viscous incompressible rotating fluid flow in a circular cylinder with a net axial flow rate is presented. The cylinder is opened at the bottom and closed at the top by an ideal porous rotating disk, through which the incoming fluid flows receiving an action of solid body rotation. This physical model has been chosen for a realistic representation of fluid direct prerotation which takes place in the suction pipe of a centrifugal pump. The flow field was solved by the direct solution of the complete Navier-Stokes equations for values of Reynolds tangential numberRe _t up to 5 000. The numerical results give a detailed and complete sight of the principal features of such kind of flow, and, compared with experimental results in the turbolence range ofRe _t. show a significant qualitative agreement. A comparison with previous numerical investigations of other authors about rotating fluids is reported.

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Sommario In questa nota si presenta uno studio numerico del moto di un fluido viscoso ed incomprimibile in un tubo cilindrico, chiuso in uscita da un disco ideale poroso rotante, che trascina e mantiene in rotazione il fluido che lo attraversa. Si è adottato il suddetto modello per rappresentare la prerotazione diretta che ha luogo nel tubo di aspirazione di una pompa centrifuga. Si è determinato il campo di velocità per via numerica attraverso la soluzione diretta delle equazioni di Navier-Stokes in forma completa fino a valori del numero di Reynolds tangenzialeRe _t pari a 5 000. I risultati numerici danno un quadro dettagliato e completo delle principali caratteristiche di tale tipo di flusso, e, confrontati con risultati sperimentali disponibili nel campo diRe _t turbolento, mostrano un significativo accordo qualitativo. Si riporta infine un confronto con i risultati di precedenti indagini numeriche sul moto di fluidi rotanti presenti in letteratura.

     

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.

     

Unsteady Flow of an Oscillating Porous Disk and a Fluid at Infinity

An exact analytic solution of the unsteady Navier–Stokes equations is obtained for the flow caused by the non-coaxial rotations of a porous disk and a fluid at infinity. The porous disk is executing oscillations in its own plane with superimposed injection or suction. An increasing or decreasing velocity amplitude of the oscillating porous disk is also discussed. Further, it is shown that a combination of suction/injection and decreasing/increasing velocity amplitude is possible as well. In addition, the flow due to porous oscillating disk and a fluid at infinity rotating about an axis parallel to the z-axis is attempted as a second problem. Sommario. Si studia il flusso non stazionario prodotto dall'oscillazione di un disco poroso in un fluido e si fornisce una soluzione analitica delle equazioni di Navier–Stokes. Si discute l'effetto di una suzione/iniezione e di una variazione sull'ampiezza della velocità' di oscillazione. Infine si studia il flusso dovuto alle oscillazioni non coassiali di un disco poroso e di un fluido all'infinito.     

The nonlinear evolution of swirling jets

We investigate the mechanisms of vorticity concentration, reorientation and stretching in a swirling jet, whose dynamics is dominated by the competition of a Kelvin-Helmholtz-type vortex sheet instability and a centrifugal Rayleigh instability. To this end, we employ an inviscid Lagrangian vortex filament technique. It is found that the axial jet velocity profile breaks the symmetry of the pure swirling flow. Conversely, the swirl is seen to modify the case dominated by a Kelvin-Helmholtz instability in that it results in the formation of counterrotating vortex rings. A pinch-off mechanism is observed which leads to a dramatic decrease in the local jet diameter. Furthermore, the vortex ring circulation is seen to be time dependent.

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Sommario In questo lavoro si analizza la dinamica della vorticità in un setto rotante in cui siano presenti, ed in competizione reciproca, fenomeni di instabilità di Kelvin-Helmholtz e di Rayleigh. A tale scopo si adotta una metodologia di soluzione non viscosa, Lagrangiana a filamenti vorticosi. Viene mostrato come il profilo di velocità assiale del getto altera la simmetria del moto di pura rotazione. Viceversa, la presenza della rotazione modifica il flusso dominato dall'instabilità di Kelvin-Helmholtz attraverso la formazione di anelli vorticosi controrotanti. L'interazione di questi due campi di velocità porta sia ad una considerevole riduzione del diametro locale del getto, sia ad una variazione temporale della circolazione degli anelli vorticosi.

     

An analytical approach to the dynamics of rotating shafts

An analytical procedure, based on the dynamic stiffness method, is proposed for the study of rotor dynamics problems. On the grounds of the governing differential equations of a continuous beam, the dynamic stiffness matrix of the rotating Timoshenko beam is derived, including the effects of translational and rotational inertia, gyroscopic moments and shear deformation of the shaft. Concentrated disks and isotropic, elastic bearings are taken into account in the element formulation. The results obtained by the proposed method are compared with both classical closed form solutions and finite element analyses taken from the literature.

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Sommario Nel presente lavoro viene esposto un procedimento analitico, basato sul metodo della rigidezza dinamica, per lo studio del comportamento dinamico dei rotori. In particolare, è ricavata la matrice di rigidezza dinamica della trave di Timoshenko rotante, che consente di tenere conto degli effetti dell'inerzia alla traslazione e alla rotazione, del momento giroscopico distribuito e della deformazione a taglio della trave. Nell'ambito della formulazione proposta, è possibile considerare, mediante inserimento diretto nella matrice di rigidezza dinamica, gli effetti dovuti alla presenza di dischi e di supporti elastici isotropi. Il metodo proposto è applicato alla determinazione delle velocità critiche di sistemi rotanti, con riferimento sia a casi semplici, per i quali è nota la soluzione analitica, sia al caso piu' complesso di un rotore già studiato in letteratura; per quest'ultimo esempio, in particolare, è presentato un confronto con i risultati delle analisi agli elementi finiti svolte da altri autori.

     

Quasi-steady deformation of a two-dimensional bubble placed within a potential viscous flow

The shape evolution of a two-dimensional bubble, bounded by a simple closed curve, which is initially placed within a potential viscous flow, is analysed. It is assumed that the influence of gravity and inertia forces is negligible, so the quasi-steady approximation can be applied. Reformulating the problem for Stokes equations with relevant boundary conditions at the free surface in terms of the bianalytic stress-stream function, and using the time-dependent conformal mappingz(,t) of a unit disk onto an unbounded flow domain sought, an infinite system of ordinary differential equations for the Laurent coefficients ofz(,t) is derived. A class of exact solutions is found for the case when the principal part of the complex velocity of the dominant flow at infinity is a polynomial, and the problem of formation of a pointed bubble is discussed.

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Sommario E analizzata l'evoluzione di una bolla bi-dimensionale, limitata da una curva chiusa semplice, inizialmente posta in un flusso potenziale viscoso. Si assume che l'influenza della gravità e delle forze inerziali sia trascurabile, cosicchè si può applicare l'approssimazione quasi-stazionaria. Riformulando il problema per le equazioni di Stokes con le opportune condizionial contorno sulla superficie libera in termini della funzione stress-stream bianalitica, e usando la tecnica delle trasformazioni conformi dipendenti dal tempoz(,t) di un disco unitario su un dominio di flusso non limitato incognito, viene derivato un sistema infinito di equazioni differenziali ordinarie per i coefficienti di Laurent diz(,t). Viene trovata una classe di soluzioni esatte per il caso in cui la parte principale della velocità complessa del flusso dominante all'infinito è una polinomiale, ed è discusso il problema della formazione di una bolla lenticolare.

     

Anomalous flow at the inlet of pitot tubes in dilute polymer solutions part II

Summary Some correlations are presented of experimental data, which mainly concern the transition from normal to anomalous flow at the inlet of Pitot tubes in dilute polymer solutions.Such transition is associated with the onset of pressure defect, and reveals some aspects of statistical regularity; when the polymer solution is fresh, it happens at a given value of the ratio of flow velocity to Pitot tube diameter v/d, and it seems not dependent or only slightly dependent on the diameter value alone. But the aging of the solution enhances the importance of the diameter value, and the transition value of v/d increases in a different way for different diameters, more quickly in the case of the bigger ones.This behaviour together with the observation that the viscosity does not affect significantly the phenomenon, brings the authors to confirm that such solutions cannot be considered as a viscoelastic continuum, but as a fluid with a structure due to large associations of water molecules and macromolecules, whose linear dimension is significant with respect to the probe diameter.

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Sommario Vengono presentate alcune correlazioni fra i dati sperimentali che riguardano essenzialmente la transizione da flusso normale a flusso anomalo in prossimità ed all'interno della bocca dei tubi di Pitot immersi in soluzioni diluite di polimeri.La transizione è associata alla genesi del recupero incompleto di pressione e presenta caratteri di regolarità in senso statistico; con soluzioni fresche si ha transizione mediamente attorno ad un dato valore del rapporto v/d tra la velocità del flusso ed il diametro del Pitot, in modo indipendente o scarsamente dipendente dal valore del solo diametro.Ma, invecchiando la soluzione, anche il valore del diametro in sè rivela influenza, poiché il valore relativo alla transizione del rapporto v/d cresce più rapidamente per i diametri più grandi. Questo comportamento, assieme alla constatazione che la viscosità non ha influenza rilevante sul fenomeno, conduce a confermare che queste soluzioni non possono essere ritenute un continuo visco-elastico, ma piuttosto un fluido strutturato da larghe associazioni di molecole di acqua e macromolecole, con una dimensione lineare non insignificante in confronto al diametro del Pitot.

     

Stochastic modeling of the thermally induced atmospheric flow at mesoscale

This paper presents a three-dimensional stochastic linear model of the atmospheric flow induced by the variability of heat flux over land surface. The primitive equations relating perturbation terms of wind field, geopotential and buoyancy are formulated as a system of stochastic partial differential equations and solved analytically. The solution is based on spectral representations of the homogeneous random fields. The flow intensity is found to be proportional to the standard deviation of the heat flux into the atmosphere. The intensity of the vertical motion becomes more sensitive to the differential heating with a larger length scale as altitude goes higher. Stability and synoptic wind inhibit the development of the flow. The proposed theory improves the understanding of the role that heterogeneous land surface plays in atmospheric circulations at the mesoscale.

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Sommario Questo lavoro presenta un modello stocastico lineare del moto atmosferico tridimensionale indotto dalla variabilità del flusso di calore sulla superficie del terreno. Le equazioni primitive che legano i termini perturbativi del campo di vento, del geopotenziale e del parametro di galleggiamento sono formulate come un sistema di equazioni stocastiche alle derivate parziali che vengono risolte analiticamente. Tale soluzione è basata su rappresentazioni spettrali di campi aleatori omogenei. L'intensità del moto risulta essere proporzionale alla deviazione standard del flusso di calore diretto verso l'atmosfera. L'intensità del moto in direzione verticale appare più sensibile al riscaldamento differenziale, con scale spaziali più grandi al crescere dell' altitudine. La stabilità ed il flusso sinottico tendono ad inibire lo sviluppo del moto. La teoria qui proposta migliora la comprensione del ruolo che la superficie eterogenea del terreno gioca nella circolazione atmosferica alla meso-scala.

     

On the calculation of the rotating circular disk with symmetrical radial ribs

Summary A study of the rotating circular disk with symmetrical radial ribs by means of the theory of plate with circular cylindrical orthotropy, subjected to edge loads, comparing the behavior of this type of disk with that of a rotating solid circular disk of uniform thickness.

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Sommario Si studia, mediante la teoria delle lastre con ortotropia cilindrica circolare, il problema del disco rotante con nervature simmetriche radiali, esaminandone il comportamento in rapporto a quello del disco rotante pieno di spessore costante.

     

Equations of Motion of an Asymmetric Timoshenko Shaft

The equations of motion of an asymmetric Timoshenko shaft, that is having unequal principal moments of inertia, are derived within the framework of the Lagrangian formulation for continuous systems and fields. The Lagrangian density of the system is calculated in a moving frame, that is a rotating frame attached to the deformed shaft, and proves to depend on the four Lagrangian variables (fields) of the system and their first derivatives w.r.t. space and time.On account of general results of the theory of continuous systems and fields, the four Lagrange's equations of motion are derived from the Lagrangian density and are successively reduced to the two usual equations in the displacements.The procedure described in this work is compared with both a different Lagrangian formulation, based on the use of a floating frame, that is a rotating frame attached to the undeformed shaft, and the well-known Newtonian approach adopted by Dimentberg. Sommario. Si applica la formulazione lagrangiana per i sistemi continui e i campi per ricavare le equazioni del moto di un albero di Timoshenko asimmetrico, la cui sezione presenta cioé momenti principali dinerzia diversi. La densità di lagrangiana è calcolata in un sistema di riferimento rotante solidale allalbero deformato e risulta essere funzione delle quattro variabili lagrangiane (campi) del sistema e delle loro derivate prime rispetto allo spazio e al tempo.In accordo con i risultati generali della teoria dei sistemi continui e dei campi, si ricavano, a partire dalla densità di lagrangiana, le quattro equazioni di Lagrange successivamente ridotte alle due classiche equazioni rispetto ai soli spostamenti.Il procedimento proposto viene messo a confronto con una diversa formulazione lagrangiana, basata sulluso di un sistema di riferimento rotante solidale allalbero indeformato, e con la ben nota formulazione newtoniana adottata da Dimentberg.     

Transonic swirling flow in axisymmetric nozzles

Summary The transonic flow in axisymmetric choked nozzles is computed in the case of a radial distribution of tangential velocity. The flow configuration is obtained by means of a time-dependent technique. The swirling flow is achieved through a particular surface located at the inlet of the nozzle. The pressure distribution and the sonic line are presented for choked flows without or with swirling.

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Sommario Viene calcolato il flusso transonico in ugelli assialsimmetrici in condizione critica, nel caso di distribuzione radiale di velocità tangenziale.La soluzione è ottenuta numericamente tramite una tecnica instazionaria. Il flusso vorticoso viene creato attraverso una opportuna superficie all'ingresso dell'ugello. Vengono presentati i campi di pressione e la posizione della linea sonica per flussi critici, con e senza vortice.

     

Linear and non-linear pulse propagation in fluid-filled compliant tubes

Summary Here we study impact-initiated disturbances in fluid-filled elastic tubes. The undeformed tube diameter, wall thickness, and elastic modulus of the tube material are assumed to be functions of the distance along the centre line of the tube. The linearized version of the governing equations are solved by the Laplace transform, which is inverted by means of an approximate method. The original non-linear system of governing equations is solved numerically by the method of characteristics. Relationships between the axial fluid velocity and axial coordinate as well as between velocity and time are displayed for fixed values of time and axial coordinate respectively for the linear and nonlinear theory for ease of comparison.

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Sommario Si studiano le perturbazioni prodotte da impatto in tubi elastici riempiti di fluidi. Si assume che il diametro del tubo indeformato, lo spessore della parete e il modulo elastico del materiale del tubo siano funzioni della distanza misurata lungo la linea centrale del tubo. La versione linearizzata delle equazioni che governano il fenomeno è risolta con la trasformata di Laplace, invertita con un metodo approssimato. Il sistema originale non lineare delle equazioni è risolto numericamente con il metodo delle caratteristiche. Vengono rappresentate, per valori fissati del tempo e della coordinata assiale, le relazioni tra la velocità assiale del fluido e la coordinata assiale oltre alle relazioni fra velocità e tempo, sia per la teoria lineare sia per quella non lineare.

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An exact solution for one-dimensional unsteady nonlinear groundwater flow

After a brief review of the validity of Darcy's law, a nonlinear flow law is adopted for the analytical solution of a groundwater flow problem. A one-dimensional unsteady flow in plane geometry, with prescribed head at the boundaries, is studies. The solution of the analogous linear case is reviewed through the use of Boltzmann's transformation. A solution for nonlinear flow is obtained through a generalization of this transformation. Detailed expressions for specific discharge and drawdown are derived for two significant values of the exponent of the flow law. All results are presented in dimensionless form for a comparative analysis. Some significant cases are plotted. Finally, some implications of the adoption of a nonlinear flow law are discussed.

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Sommario Dopo un breve riepilogo sui limiti di validità della legge di Darcy, si adotta una formulazione non lineare della legge del moto per la risoluzione analitica di un problema di filtrazione. Si studia un moto non stazionario monodimensionale in geometria piana, con carico assegnato al contorno. Viene richiamata la soluzione dell'analogo caso lineare, tramite l'applicazione della trasformata di Boltzmann. Una soluzione per il moto non lineare è ottenuta mediante la generalizzazione di tale trasformazione. Si ricavano le espressioni della velocità apparente di filtrazione e del drawdown per due valori significativi dell'esponente della legge del moto. Tutti i risultati sono presentati in forma adimensionale per una analisi comparativa. Alcuni casi significativi sono diagrammati. In conclusione, sono discusse alcune implicazioni dell'adozione di una legge del moto non lineare.

     

Discrete velocity models with small data

Summary It is shown that all discrete velocity models conserving mass, momentum and energy and without self-interactions have global, uniformly bounded solutions for small enough initial data with compact support. This is interesting because of a recent example with small data inL ¹ L whose solution is not bounded, and shows the unboundedness is due to mass being fed in from infinity.

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Sommario Si dimostra che tutti i modelli con velocità discretizzate che conservano la massa, la quantità di moto e l'energia e senza autointerazioni hanno soluzioni globali, uniformemente limitate per dati iniziali a supporto compatto e abbastanza piccoli. Questo è interessante a causa di un esempio recente con dati piccoli inL ¹ L la cui soluzione non è limitata e mostra che l'illimitatezza è dovuta ad un flusso di massa dall'infinito.

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Research supported by the Natural Science and Engineering Research Council Canada under Grant No. A8560.     

Creep and relaxation in thick-walled shrink-fitted cylinders

Summary We deal with the problem of time dependent stresses and, particularly, of the contact pressure in two thick-walled coaxial shrink-fitted cylinders, when neither of the two elements is rigid.We apply Rabotnov's phenomenological theory of creep in such a way that the integral equation, which gives the time dependent ratio between the contact pressure at a given moment and the starting pressure, is linear. We assume no volume deformation and a plane state of strain.We give the explicit solution in three examples both for an elastic inner cylinder and for a viscoelastic one, solving the integral equations of the problem both by quadratures and by the Laplace transformation inverting the transforms by a numerical method[21].

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Sommario Si affronta il problema della ricerca dell'andamento nel tempo delle tensioni e, in particolar modo, della pressione di contatto in un accoppiamento forzato tra due cilindri cavi coassiali nel caso che nessuno dei due elementi sia rigido.Si applica la teoria fenomenologica per lo scorrimento viscoso del Rabotnov in un modo tale per cui l'equazione integrale, che dà l'andamento nel tempo del rapporto tra la pressione di contatto in un dato istante e la pressione iniziale, è lineare. Si considera nulla la variazione di volume e piano lo stato di deformazione.Si dà la soluzione esplicita in tre esempi per cilindro interno sia elastico sia viscoelastico, risolvendo le equazioni integrali del problema sia per quadrature sia con l'uso della trasformata di Laplace trovando l'antitrasformata con un particolare metodo numerico di inversione[21].

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Whirl and critical speeds of flywheel-container systems aboard vehicles

Summary Container-flywheel systems for road vehicles can be mounted in a variety of ways on the vehicle's body, thus allowing large or small displacements. In the case of steady precession kinematic conditions are here obtained for both large and small displacements. Dynamic analysis in the small displacement case is then tested against a complete nonlinear simulation model, previously used for studies on flywheel bus dynamics. Whirling and critical speeds are obtained and discussed.

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Sommario I sistemi contenitore-volano possono essere montati sui veicoli terrestri in vari modi, tali da permettere spostamenti relativi al veicolo più o meno grandi.Nel presente lavoro viene studiata la cinematica del moto precessionale uniforme, nel caso sia di grandi sia di piccoli spostamenti.Nel caso di piccoli spostamenti si ottiene una soluzione analitica per la dinamica precessionale del sistema; viene approfondito il caso della precessione sincrona concorde con la rotazione del volano, detta «velocità critica».La soluziòne analitica è verificata per confronto con la soluzione numerica effettuata mediante un modello non lineare a sei gradi di libertà.

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Vorticity shedding from a lentil-shaped body at large incidence in uniform flow

The 2D flow about a lentil-shaped body at high incidence in uniform stream is numerically simulated for high Reynolds numbers. The separation points are fixed on the body edges and the vorticity released through a Kutta-like condition is spatially discretized by point vortices. Their Lagrangianinviscid dynamics is described by using both aconformal mapping and aboundary elements method. The present results are in good agreement with previous calculations but still not satisfactory when compared with the experiments.The aim of the present work is to investigate the effect of different Kutta conditions and the effect of different amalgamation procedures in the far wake on global quantities such as theStrouhal number or the total shed circulation. Other remarkable effects induced either by the action of viscosity or by the rising of secondary 3D motion, may not be analyzed by the present simplified model.

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Sommario Si studia il flusso attorno ad una lente ad elevata incidenza nelle ipotesi di elevato numero di Reynolds e flusso bidimensionale. I punti di separazione sono fissati sulle estremità della lente e la produzione di vorticità da questi è realizzata con opportune condizioni di Kutta. La dinamica dei vortici è descritta con un modello Lagrangiano non viscoso. I risultati, ottenuti sia con l'uso di una trasformazione conforme che con un metodo agli elementi di contorno, sono in ottimo accordo con i risultati di precedenti simulazioni numeriche, ma non sono ancora soddisfacenti se confrontati con gli esperimenti.Si analizza in termini di grandezze globali del flusso, quali il numero di Strouhal e la circolazione totale rilasciata, l'effetto di due diverse condizioni di Kutta e dell'uso di procedure di compattazione della scia lontana. Si conclude che l'uso di diverse condizioni di Kutta produce risultati pressoché identici mentre l'utilizzo di procedure di compattazione della scia può alterare in modo significativo il numero di Strouhal del flusso. Rimangono da analizzare altre possibili cause del disaccordo con le sperimentazioni quali la diffusione viscosa e la probabile presenza di moti tridimensionali.

     

Liquid droplets vaporization under free molecule gas beam conditions

Summary The present piece of research studies the vaporization of liquid droplets under rarefied gas beam conditions. The time dependent aspect of the phenomenon has been taken into account. In fact, during the vaporization, variations of the droplet's temperature, with influence upon the diameter's reduction rate, can occur. Numerical calculations relating to water droplets' vaporization have been made taking into account various values of the incident energy flux. The study should be considered as a theoretical approach to the analysis of the gas-liquid surface interaction phenomena. Moreover, according to C. S. Kurzius and F. H. Raab [1], the work can find its application in the study of the blackout suppressant methods in re-entry space vehicles.

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Sommario La presente ricerca studia l'evaporazione di gocce liquide investite da un fascio molecolare ipertermico, rarefatto. Il fenomeno è studiato da un punto di vista non stazionario; infatti, durante la vaporizzazione, si ha una forte variazione della temperatura media della goccia con conseguente influenza sulla velocità di riduzione del diametro. Sono stati eseguiti calcoli numerici relativi alla evaporazione di gocce d'acqua in flusso di gas ipertermico per fissati valori del flusso di energia incidente. Il presente lavoro è da considerarsi come premessa teorica allo studio del fenomeno fisico di interazione superficiale gas-liquido. Inoltre, secondo C. S. Kurzius ed F. H. Raab [1], trova la sua applicazione nello studio dei metodi di eliminazione del blackout nel rientro dei veicoli spaziali.

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This work, sponsored by the Centro Studi sulla Dinamica dei Fluidi of C.N.R., is a re-elaborated copy of a paper presented at the 6th Int. Symposium on Molecular Beams (9–12 July 1973, Cannes, France).     

Viscous vs. inviscid interaction of a vorticity structure with a circular cylinder

The interaction of a given two-dimensional vorticity distribution with a circular cylinder is analyzed by comparing the numerical solutions provided by an inviscid and by a viscous approach. While the vorticity dynamics of high Reynolds flows in free space shows an almost inviscid behavior, at least in the starting phase, this is not the case in the presence of a solid wall where a considerable effect of viscosity is experienced since the initial stage of the evolution. In fact, the vorticity generation process at the wall may significantly influence the overall flow field even in the case of a weak interaction.A multilevel contour dynamics technique plus a vortex sheet at the body surface are introduced to study the inviscid evolution, while a viscous vortex method has been adopted for the solution of the complete Navier-Stokes equations. An energy-like relation involving forces and other global quantities of the flow is proposed together with its use as a way to control the accuracy of the numerical solution.The numerical simulation of a vorticity patch orbiting around a circular cylinder gives an interesting source of information for the study of unsteady separation providing, at the same time, a proper test to devise a simplified model within the limit of vanishing viscosity.

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Sommario In questo lavoro si studia l'interazione di una distribuzione bidimensionale di vorticità con un cilindro circolare confrontando tra loro la soluzione numerica ottenuta dalle equazioni di Navier-Stokes con quella relativa ad un modello basato sull'ipotesi di fluido non viscoso. La dinamica di strutture vorticose nello spazio libero ad alti Reynolds ha un carattere prevalentemente non viscoso, per lo meno nella fase iniziale. Invece la presenza di una parete solida introduce nel campo nuova vorticità e di conseguenza rende importanti gli effetti viscosi già dai primi istanti dell'evoluzione anche nel caso di interazione debole.Per ottenere la soluzione in assenza di viscosità è stata utilizzata una metodologia di soluzione numerica basata sullaContour Dynamics insieme ad una discontinuità della velocità tangenziale sulla parete. La soluzione delle equazioni di Navier-Stokes è invece ottenuta con un modello viscoso a vortici. Si ricava una relazione di tipo energetico tra le forze agenti sul corpo ed altre grandezze globali del campo fluidodinamico che viene utilizzata per il controllo dell'accuratezza della soluzione numerica.La simulazione numerica del moto di una distribuzione di vorticità, inizialmente uniforme, in prossimità di un cilindro circolare, mentre permette di studiare più approfonditamente i fenomeni connessi alla separazione non stazionaria dello strato limite, offre, nel contempo, uno strumento appropriato per individuare un modello semplificato per viscosità tendente a zero.