On Rayleigh-Bénard convection with rotation and magnetic field

A sufficient condition for the validity of the principle of exchange of stabilities in the Rayleigh-Bénard convection problem under the simultaneous action of a uniform vertical rotation and magnetic field is derived. Furthermore the complex growth rate of an arbitrary oscillatory perturbation, neutral or unstable, is shown to lie inside a semicircle in the right half of the complexp-plane. These results are uniformly valid for all combinations of free insulating, rigid perfectly conducting and rigid insulating boundaries.

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Zusammenfassung Für die Gültigkeit des Prinzipes der Vertauschung der Stabilitäten im Rayleigh-Bénard-Konvektionsproblem mit simultanen Wirkungen einer gleichförmigen vertikalen Rotation und eines Magnetfeldes wird eine hinreichende Bedingung hergeleitet. Weiterhin wird gezeigt, daß die komplexe Anfachungsrate für eine beliebige oszillatorische Störung innerhalb eines Halbkreises in der rechten Hälfte der komplexenp-Ebene liegt. Diese Resultate sind gleichermaßen gültig für alle Kombinationen von freien isolierten, starren vollkommen leitenden und starren isolierten Begrenzungen.

     

Numerical solution of a singular integral equation appearing in magnetohydrodynamics

The numerical solution for the velocity and induced magnetic field has been obtained for the MHD flow through a rectangular pipe with perfectly conducting electrodes. The problem reduces to the solution of a singular integral equation which has been solved numerically. It is found that as the Hartmann number is increased the velocity profile shows a flattening tendency and the flux through a section is reduced. Also as compared with the case of nonconducting walls the flux is found to be smaller. Graphs and tables are given for the solution of the integral equation and the velocity and induced magnetic field.

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Zusammenfassung Für den MHD Fluß durch ein rechteckiges Rohr mit gut leitenden Elektroden wurde die numerische Lösung für die Geschwindigkeit und das induzierte Feld ermittelt. Das Problem ließ sich auf eine singuläre Integralgleichung zurückführen, die numerisch gelöst wurde. Es hat sich herausgestellt, daß wenn die Hartmann-Zahl größer wird, das Geschwindigkeitsprofil eine Tendenz zur Abflachung zeigt und der Fluß durch den Querschnitt zurückgeht. Im Vergleich mit dem Einsatz von nicht leitenden Wänden wurde ebenfalls ein geringerer Fluß festgestellt. Für die Lösung der Integralgleichung, die Geschwindigkeit und das magnetische induzierte Feld sind graphische Darstellungen und Tabellen angegeben.

     

Quasi-one-dimensional magnetohydrodynamic flow with heat addition

Zusammenfassung Die Gleichungen für die quasi-eindimensionale Strömung einer idealen, reibungslosen, kompressiblen und elektrisch vollkommen leitenden Flüssigkeit unter Wärmezufuhr und dem Einfluss eines quergerichteten Magnetfeldes sind in charakteristischer Form dargestellt. Ist die Untersuchung beschränkt auf kleine Störungen in einer ursprünglich parallelen, isentropen Strömung konstanten Querschnittes, so können die Grundgleichungen linearisiert werden. Hierzu wurden allgemeine Lösungen entwickelt. Die Lösung für das entsprechende Problem aus der konventionellen Gasdynamik ist als Spezialfall enthalten.     

The pipe end problem in thermoelectric MHD

Thermoelectric currents due to temperature variations at the interface between a conducting liquid and a conducting container stir the fluid if a magnetic field is present. This paper extends previous work to the case where walls parallel to the magnetic field are present, the Hartmann number being high. The specific problems solved refer to a circular pipe under a uniform transverse magnetic field with plane conducting ends, parallel to the field. The Seebeck e.m.f. at the wall is taken to be a linear function of the Cartesian coordinates. Complex flow into and out of the highspeed boundary layers on the ends occurs when the isotherms are parallel to the magnetic field. If the isotherms are perpendicular to the magnetic field, non-uniform rotation about the pipe axis occurs near the ends.

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Zusammenfassung Variation der Temperatur an der Trennfläche zwischen einer leitenden Flüssigkeit und dem ebenfalls leitenden Behälter verursacht Bewegung im Fluid in Gegenwart eines Magnetfeldes. Diese Arbeit erweitert die Ergebnisse von früheren Untersuchungen auf den Fall, dass Wände parallel zum Magnetfeld vorhanden sind, bei hohen Werten der Hartmann'schen Zahl. Insbesondere gelöst wird das Problem eines runden Rohres in einem gleichförmigen transversalen Magnetfeld mit leitenden ebenen Endflächen parallel zum Feld. Die Seebeck-EMK an der Wand wird als lineare Funktion der kartesischen Koordinaten angenommen. Es ergeben sich komplizierte Strömungen in und aus den Hochgeschwindigkeits-Grenzschichten an den Enden, falls die Isotherme parallel zum Magnetfeld sind. Falls die Isotherme senkrecht zum Magnetfeld stehen, findet an den Enden ungleichförmige Rotation um die Rohrachse statt.

     

Combined free and forced convection effects on the magnetohydrodynamic flow through a channel

Zusammenfassung Die freie Konvektion einer elektrisch leitenden Flüssigkeit in einer horizontalen Kanalströmung in Anwesenheit eines homogenen vertikalen Magnetfeldes wird analysiert. Für die Erwärmung der oberen Wand ergibt sich eine Neigung der Strömung zur Instabilität. Der starke Einfluss des Magnetfeldes auf die Strömung wird diskutiert.     

Magneto-fluid-dynamics of thin bodies in oblique fields

Zusammenfassung Es wird die stationäre Bewegung eines vollkommen leitenden reibungslosen Medizums um einen schlanken Körper in einem schräggerichteten Magnetfeld behandelt. Es wird hervorgehoben, dass im allgemeinen eine der Grenzbedingungen zur Folge hat, dass die Störungen durch den Körper nicht klein sind. — In einem speziellen Falle, der von grossem Interesse sein dürfte, gibt es keine «prima facie» Einwände gegen die Annahme vom Vorhandensein kleiner Störungen und Lösungen können gefunden werden. Diese enthalten eine allgemeine Konstante ähnlich derjenigen die in der konventionellen Theorie der dünnen Körper (ohne Magnetfeld) vorkommt und die in analoger Weise eliminiert werden kann — Zwei spezielle Fälle werden diskutiert, von denen der eine von Bedeutung sein könntes für die Theorie der Bewegung in parallelen Feldern.     

A note on disturbances in a semi-infinite piezoelectric medium excited by an impulsive,polarized, tangential electric field

Zusammenfassung Die Gleichungen für die quasi-eindimensionale Strömung einer idealen, reibungslosen, kompressiblen und elektrisch vollkommen leitenden Flüssigkeit unter Wärmezufuhr und unter dem Einfluss eines willkürlichen Magnetfeldes werden in charakteristischer Form dargestellt.Wird die Untersuchung beschränkt auf kleine Störungen in einer ursprünglich parallelen, isentropen Strömung konstanten Querschnittes, so können die Grundgleichungen linearisiert werden. Hierzu wurden allgemeine Lösungen entwickelt.Die Lösungen für die entsprechenden Probleme aus der konventionellen Gasdynamik und für die Strömung unter dem Einfluss eines quergerichteten Magnetfeldes sind als Spezialfälle mitenthalten.     

Quasi-one-dimensional magnetohydrodynamic flow with heat addition oblique field

Zusammenfassung Die Gleichungen für die quasi-eindimensionale Strömung einer idealen, reibungslosen, kompressiblen und elektrisch vollkommen leitenden Flüssigkeit unter Wärmezufuhr und dem Einfluss eines willkürlichen Magnetfeldes sind in charakteristischer Form dargestellt.Wird die Untersuchung beschränkt auf kleine Störungen in einer ursprünglich parallelen, isentropen Strömung konstanten Querschnittes, so können die Grungdgleichungen linearisiert werden. Hierzu wurden allgemeine Lösungen entwickelt.Die Lösungen für die entsprechenden Probleme aus der konventionellen Gasdynamik und für die Strömung unter dem Einfluss eines quergerichteten Magnetfeldes sind als Spezialfälle enthalten.     

Heat-transfer near the stagnation point of a body of revolution in the presence of a magnetic field

Zusammenfassung Die affine Lösung vonNeuringer undMcIlroy [1] für die ebene, laminare Staupunktströmung einer elektrisch leitenden Flüssigkeit in einem magnetichen Feld wird auf den rotationssymmetrischen Fall erweitert. Die gemäss dem Jouleschen Gesetz umgesetzte Wärme sowie die Wärmezufuhr durch Reibung werden dabei ohne Vernachlässigung berücksichtigt.Die Randbedingungen werden neu formuliert, und Lösungen werden erhalten in der Gestalt von gewöhnlichen Differentialgleichungen, die numerisch integriert werden.Die Grössenordnung der auftretenden Parameter wird abgeschätzt in Fällen, welche physikalisches Interesse haben. In den meisten Fällen ist es möglich, eine Grenzschicht-Annäherung einzuführen. Die Resultate hängen dann im wesentlichen nur von einem einzigen Parameter ab. Die Geschwindigkeitsverteilung, das magnetische Feld und der Wärmeübergang an der Körperoberfläche werden berechnet.     

Laminar-turbulent transition

Zusammenfassung Die Bewegungsgleichungen eines Teilchens, auf das kleine statistische Störkräfte wirken, werden für laminare Strömungen gelöst. Das Teilchen wird mit Flüssigkeitsballen identifiziert, wie sie in der turbulenten Strömung vollkommen ausgebildet sind, aber im laminaren Bereich in subkritischer Grösse schon vorkommen können. Als Stabilitätskriterium wird eine Bedingung hergeleitet, für die das mittlere Verschiebungsquadrat schnell wächst. Es wird gezeigt, wie aus den Gleichungen die wohlbekannten Stabilitätsgesetze für Geschwindigkeitsprofile mit Wendepunkten folgen. Die kritische Grösse eines Geschwindigkeitsballens in der Nähe des Umschlagpunktes ist wahrscheinlich identisch mit den kleinsten Turbulenzelementen. Es wird eine Formel hergeleitet für die Brownsche Bewegung in Strömungen.     

Magnetohydrodynamic flow in a rectangular duct with perfectly conducting electrodes

Zusammenfassung Grenzschichtverfahren werden benutzt, um das Problem der magnetohydrodynamischen Strömung einer leitenden Flüssigkeit durch einen unendlichen rechteckigen Kanal bei grosser Hartmannzahl zu lösen für den Fall, dass die Wände, die parallel zum angelegten Magnetfeld sind, perfekt leiten, während die anderen beiden Wände Isolatoren sind. Das Problem ist als Integralgleichung für die Stromdichte an der Elektrode formuliert. Diese Gleichung besitzt als Lösung eine einfache, geschlossene Form.

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Part of this work was done in partial fulfillment of the degree of Doctor of Philosophy at the University of Minnesota.     

Laminar two-phase boundary layers in natural convection film boiling of subcooled liquids

Zusammenfassung Es wird die zweiphasige Grenzschichtströmung behandelt, die in unterkühlter Flüssigkeit entsteht, wenn die wärmeabgebende (vertikale) Wand eine Temperatur oberhalb des Leidenfrost-Punktes hat. Unter Einschluss des Impulstransportes an der Phasengrenzfläche werden asymptotische Lösungen ermittelt, die für sehr geringe und sehr hohe Flüssigkeitsunterkühlung gelten. Von den beiden Grenzfällen ausgehend lässt sich eine Interpolationsformel angeben, welche mit Wärmeübergangsmessungen verglichen wird, die das thermische Verhalten des organisch gekühlten Reaktors simulieren. In erster Näherung stimmen Rechnung und Experiment überein, wenn man die Streuung der Messwerte und vereinfachende Rechnungsannahmen berücksichtigt.     

Ermittlung kürzester Durchlaufzeiten auf Fertigungsstraßen

Zusammenfassung Für eine Folge von Produkttypen verschiedener Stückzahlen, die auf derselben Fertigungsstraße hergestellt werden, wird unter gegebenen Voraussetzungen die kürzeste Durchlaufzeit ermittelt unter Berücksichtigung der Überlappung der Durchlaufzeiten der einzelnen Produkttypen auf der Straße. Dies führt auf ein Reihenfolgeproblem der Typen, das sich theoretisch durch Permutieren lösen läßt. Unter den gegebenen Voraussetzungen kann die Ordnung der Permutationen um eine Stufe erniedrigt werden. Ein weiterer gleichartiger Reduktionsversuch wird auf Grund elementarer gruppentheoretischer Eigenschaften als aussichtslos aufgezeigt. Die Lösung wird durch ein dafür entwickeltes, geeignetes Verfahren zur Erzeugung von Permutationen gewonnen. Besonderer Wert ist auf eine mathematische Einkleidung des Problems gelegt worden.

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Summary The shortest duration of passage is determined, over one production line, for a given sequence of (different) types of product of differing batch numbers. This calculation is to be valid under certain operating conditions, and allows for the overlap of individual batch passages. The problem is one of type sequence and can thus be expressed in terms of permutation. Under the prevailing conditions, the order of permutation may be lowered by one degree. It is shown that another, similar attempt at a reduction would prove pointless because of the elementary properties of group theory.The solution is gained by working out for this purpose an appropriate procedure for generating permutations. Great pains were taken with the mathematical transference of the problem.

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Vorgel. v.:J. Nitsche     

Rectilinear shear flow of fluid with interacting deformable substructure

Zusammenfassung Die Grundgleichungen für eine lineare Theorie der Flüssigkeiten mit starker Konzentration suspendierter Partikel werden auf das Problem der geradlinigen Strömung mit Flüssigkeitsreibung zwischen zwei Platten angewandt. Es werden die Geschwindigkeit, die Partikeldeformation und die Spannungen bestimmt.     

Particle migrations in laminar mixing of a suspension with a clean fluid

Zusammenfassung Die laminare Mischung von zwei Flüssigkeitsströmen wird untersucht, von denen der eine Suspensionsteilchen mitführt, während der andere ursprünglich rein ist. Berücksichtigt wird der Schlupf, sowie die in der Scherströmung auftretende Querkraft auf die Teilchen. Störungslösungen werden für den Anfang der Mischzone, sowie für die weit stromabwärts liegenden Gebiete angegeben; diese beschreiben das Geschwindigkeitsfeld beider Phasen, den Phasenschlupf, sowie die Teilchenkonzentration.     

On axisymmetric stokes flow past a torus

A method is presented for determining the exact solution of the Stokes equation for axisymmetric streaming flow past a torus. By solving directly for the velocity and pressure fields rather than introducing a stream function, the problem is reduced to the solution of a second order difference equation for a coefficient sequence. The force acting on the torus is evaluated for a number of values of the parameter defining the torus geometry.

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Zusammenfassung In dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt um die exakte Lösung der Stokes' schen Gleichung für einen axisymmetrischen Fluss um einen Torus zu erhalten. Indem man direkt Geschwindgkeits- und Druckverteilung ausrechnet (statt eine Stromfunktion einzuführen) wird das Problem auf die Lösung einer Differenzengleichung zweiter Ordnung für eine Folge von Koeffizienten reduziert. Die am Torus wirksame Kraft wird dann für mehrere Parameterwerte der Torusgeometrie bestimmt.

     

The deflection and buckling of a beam-column with a one-sided constraint

Zusammenfassung Das Problem eines horizontalen, gelenkig gelagerten Stabes mit VertikalkraftQ am Mittelpunkt und mit axialer DurchlastP wird behandelt. Eine Durchbiegung infolgeQ wird jedoch durch eine Bodenebene verhindert. Die gekrümmten Formen des Stabes werden durch die lineare Stabtheorie und durch die Theorie der Elastika bestimmt. Die letztere ergibt eine Vergabelung der Gleichgewichtslagen, die in der linearen Theorie nicht erscheint. Schliesslich wird die Stabilität des geraden Stabes behandelt. Das kinetische Kriterium, das Energiekriterium und das klassische, auf nichttrivialen benachbarten Gleichgewichtslagen sich beziehende Kriterium werden alle in Betracht gezogen. Alle zeigen, dass eine beliebig kleine VertikalkraftQ die kritische DurchlastP um mehr als das Achtfache erhöht. Das heisst,P geht von der Knicklast für den gelenkig gelagerten Stab über auf die Knicklast für den halblangen, einerseits eingebauten Stab. Es wird gezeigt, dass die klassischen Kriterien in diesem Falle irreführend sind. Nicht nur die Grösse vonQ, sondern auch die der erwarteten Störung muss berücksichtigt werden.     

Torsion of a circular shaft press-fitted with a disc

Zusammenfassung Es wird hier ein Lösungsverfahren besprochen für das Torsionsproblem der Welle, auf die eine Scheibe oder ein Rad gepresst ist.     

Transient magnetohydrodynamic flow and heat transfer

Zusammenfassung Es wird die zeitabhängige Strömung einer elektrisch leitenden Flüssigkeit untersucht, die sich bei Gegenwart eines Quermagnetfeldes einstellt, und zwar wird die freie und die erzwungene Konvektion berechnet. Wenn die Wandtemperatur längs der Kanalachse linear variiert, werden die Grundgleichungen linear, was eine analytische Lösung ermöglicht. Unsteitigkeiten können entstehen durch Variationen des axialen Druckgradienten, der Wandtemperatur oder der inneren Energieerzeugung. Die Einflüsse der thermischen und magnetischen Prandtlzahl, der Hartmannzahl, der Rayleighzahl und der inneren Energieerzeugung auf die Strömung und den Wärmeübergang werden untersucht. Für grosse Werte vonRa undM und fürPr-Werte von der Grössenordnung 1 wird ein Schwingungsverhalten gefunden, dessen Periode stark von den genannten Parametern abhängt.

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Work performed under the auspices of the U.S. Atomic Energy Commission.     

An interior point method for nonlinear programming

Summary In this paper an interior point method is presented for nonlinear programming problems with inequality constraints. On defining a modified distance function the original problem is solved sequentially by using a method of feasible directions. At each iteration a usable feasible direction can be determined explicitly. Under certain assumptions it can be shown that every accumulation point of the sequence of points constructed by the proposed algorithm satisfies the Kuhn-Tucker conditions.

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Zusammenfassung Im vorliegenden Beitrag wird eine Innere-Punkt-Methode zur Lösung nichtlinearer Optimierungsprobleme mit Ungleichungsrestriktionen vorgestellt. Mit dem Begriff der modifizierten Distanzfunktion und mit Hilfe einer Methode der zulässigen Richtungen wird das ursprüngliche Problem sequentiell gelöst. Bei jeder Iteration kann eine brauchbare zulässige Richtung explizit angegeben werden. Unter geeigneten Voraussetzungen wird gezeigt, daß jeder Häufungspunkt der Folgenpunkte, die durch den dargestellten Algorithmus konstruiert werden, die Kuhn-Tucker-Bedingungen erfüllt.