Internal hydromagnetic planetary-gravity waves in zonal wind-magnetic shears. Two-variables technique

The technique of slow and fast variables is used to investigate the relation between the amplitude of hydromagnetic-planetary-gravity waves and the strength of the basic state zonal flow and zonal magnetic field.It is found that the amplitude of pure, vertically propagating planetary (Rossby)-gravity waves increases as the zonal flow strength increases, but not in a simple linear manner, for all phase speeds.For hydromagnetic-planetary-gravity waves the wind shear has the same destabilising effect on the wave amplitude, whereas, in contrast, the magnetic field has a stabilising effect in the sense that the wave amplitude decreases as the magnetic field intensity increases.

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Résumé On a utilisé la méthode des variables lentes et rapides pour rechercher une relation entre l'amplitude des ondes hydromagnètiques planétaires de gravité et l'intensité du flux de base zonal et du champ magnétique zonal.On a découvert que l'amplitude d'ondes pures planétaires (Rossby) de gravité se propageant verticalement augmente en même temps que le flux zonal pour toutes les vitesses de phase, mais non de manière simplement linéaire.Pour les ondes hydromagnétiques planétaires de gravité le cisaillement pour le vent magnétique a un effet similaire déstabilisateur sur l'amplitude de l'onde, alors que, au contraire, le champ magnétique a un effet stabilisateur, c'est-à-dire que l'amplitude de l'onde décroît quand l'intensité du champ magnétique augmente.

     

The vorticity jump across a stationary magnetogasdynamic discontinuity

Résumé La condition du saut de vorticité est obtenue à travers une discontinuité magnéto-dynamique dans un gaz. On montre que la conclusion de Hayes pour la dérivation du saut de vorticité à travers une discontinuité dynamique dans un gaz n'est pas valable à travers une discontinuité magnéto-dynamique dans un gaz. On montre aussi que les résultats obtenus ne sont pas limités aux ondes de choc, mais valent également pour les ondes de la détonation et de la condensation. Les résultats concernant quelques cas particuliers intéressants ont aussi été déduits et discutés.     

Formation and decay of electromagnetic shock waves

Résumé Ce traité se rapporte principalement à la dérivation de la loi de détérioration asymptotique pour les ondes de choc électromagnetiques faibles se propageant dans un milieu de type ferromagnétique. On dérive la loi de détérioration pour les paramètres de choc en utilisant une, technique de corrélation entre une des solutions d'une onde simple et les équations d'un choc faible.     

Diffusion approximation to wave propagation in imperfectly periodic structures

A diffusion approximation to the random evolution modeling of wave propagation in randomly imperfect periodic laminated composites is presented. It is shown that unless the material properties of the various layers satisfy some inequality (Eqn. (2)) all waves have exponentially decaying expected amplitudes.

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Résumé On utilise une diffusion comme approximation de l'évolution aléatoire modélisant la propagation des ondes dans un matériau composite laminaire avec imperfections aléatoires. On montre qu'à moins que les propriétés des matériaux formant les différentes couches satisfassent l'inéquation (2), toutes les ondes ont une amplitude qui décroit de façon exponentielle.

     

Wave propagation in imperfectly periodic structures: A random evolution approach

After a brief review of some results pertaining to wave propagation in periodic structures and to random evolutions, we propose a random evolution model for wave propagation in a randomly disordered periodic structure. The model is investigated in the particular case of a two layer laminated composite with layers of random thicknesses. It is shown that there is at most one propagating frequency for Floquet waves of the average solution.

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Résumé Après un bref rappel de quelques résultats concernant la propagation des ondes dans les structures périodiques et les évolutions aléatoires, on propose un modèle pour la propagation des ondes dans une structure périodique avec imperfections aléatoires basé sur les évolutions aléatoires. Ce modèle est analysé dans le cas particulier d'un matériau laminé composite à deux couches d'épaisseurs variant de manière aléatoire. On démontre qu'il existe au plus une seule fréquence correspondant à la propagation d'une onde de Floquet pour la solution moyenne.

     

A boundary-layer in a non-newtonian fluid

Résumé Dans ce mémoire, on examine l'effet d'une variation de viscosité avec la vitesse de déformation dans une couche limite à deux dimensions. Pour des raisons mathématiques traitables, l'exemple que l'on étudie en détail est celui dans lequel le coéfficient de viscosité est une fonction linéaire de la vitesse de déformation et la vélocité du courant principal est en proportion, du tiers de la puissance de distance mesurée d'un point de stagnation. On peut noter que quelques-uns des résultats qui se trouvent ici sont qualitativement les mêmes que ceux qui se trouvent quand on tient compte de la compressibilité du fluide.     

Un théorème de convergence de schémas numériques à structure parallèle en filtrage récursif non-linéaire

On montre que l'évolution de la densité de probabilité conditionnelle en filtrage non-linéaire peut être décrite en s'affranchissant de la contrainte de normalisation dansL ¹, et que les schémas numériques, qui en découlent sont à la fois convergent au sensL ² et de structure adaptée à une parallélisation complète de leur implémentation.     

On the instability of taylor and dean flows under the influence of a circular magnetic field

Résumé On discute l'influence d'un champ magnétique circulaire sur la stabilité d'un fluide visqueux et conducteur de l'électricité en mouvement entre deux cylindres circulaires coaxiaux. Supposant que l'espacement entre les cylindres est petit par rapport à leurs rayons, on donne des résultats sur deux sortes de mouvement du fluide basique, produites par la rotation des cylindres et par un gradient de pression autour des cylindres. On démontre que le champ magnétique peut avancer ou retarder l'accrochage de l'instabilité, suivant les circonstances.     

Propagation of waves from spherical and cylindrical cavities

Résumé L'auteur examine la propagation des ondes d'une cavité sphérique ou cylindrique dans une substance avec une isotropie transversale et curviligne. Il traite d'une manière assez détaillée le cas particulier d'un solide infini dans lequel existe un trou sphérique ou cylindrique, et les résultats numériques sont donnés sous une forme graphique pour le trou cylindrique avec un démarrage à fonction type unitaire.     

Flow in an occluded circular cylindrical tube with permeable wall

Résumé L'éoulement d'un liquide dans un tube à paroi perméable se rencontre dans plusieurs problèmes d'ingénieur, tels que la purification de l'eau, l'osmose inverse, l'écoulement dans un milieu proeux, etc. Cet exposé traite un problème physiologique, à savoir, l'écoulement du sang dans les plus petits vaisseaux sanguins, les «capillaires».L'expérience de «micro-occlusion» de Landis (1927) était un pas important dans le problème du transport fluidique à travers un vaisseau sanguin. Récemment, Zweifach et Intaglietta (1966, 1968) ont obtenu des données importantes grâce à une expérience perfectionnée du type de celle de Landis. L'interprétation de ces expériences se fonde sur l'hypothèse de Starling de l'interaction des pressions osmotique et hydrostatique. Dans cet ouvrage, on étudie un modèle simplifié du transport fluidique à travers la paroi d'un vaisseau sanguin capillaire. On donne une méthode analytique pour étudier l'appliation de l'hypothèse de Starling au mouvement d'un fluide visquex dans un tube circulaire occlu. On suppose que les pressions hydrostatique et osmotique de l'espace extérieur entourant le tube aient les mêmes valeurs d'équilibre avant et après l'occlusion, de sorte que l'écoulement de masse à travers la paroi du tube, conformément à l'hypothèse de Starling, est simplement proportionnel au changement de la pression hydrostatique à travers le paroi. La solution démontre que, quand la constante de perméabilité dépasse une certaine valeur, l'éoulement axial amont détermine le mouvement fluidique; et que l'écoulement à travers la paroi du tube est plus ou moins indépendant de la perméabilité de la paroi. Quand la constante de perméabilité est petite, l'écoulement à travers la paroi est proportionnel à la perméabilité.L'hypothèse de Starling étant applicable à la dialysation des membranes, la présente démonstration a d'autres domaines d'application pour l'ingénieur. Cette méthode d'analyse peut être appliquée pour résoudre un type général du problème de valeur de limite associée à l'équation de Stokes dans laquelle deux conditions indépendantes sont données pour la surface et l'une des extrémités de la région cylindrique circulaire.     

On the loaded elastic half-space with a depth varying Poisson's ratio

Résumé Dans cette étude, on obtient des expressions pour les contraintes et les déplacements qui se produisent dans un semi-espace élastique non-homogène, soumis à une pression sur sa surface plane. Ce milieu a un module uniforme de glissement et un module de compressiblité, ou coefficient de Poisson, qui varie de façon arbitraire en fonction de la profondeur.     

Interference patterns of zonal gratings: Application to rheology of polymers

Résumé Cet article présente la théorie des franges de moiré créées par des réseaux circulaires de pas égal ou légérement différent. Nous avons établi les équations différentielles reliant les lignes de reférence et les lignes du modèle avec les franges de moiré produites par la superposition de ces deux familles de lignes. Les franges de moiré fournissent les ellipses de déplacement dans un champ de déformation uniforme. Ces franges ont été utilisées pour mésurer simultanément la complaisance de fluage et le coefficient de contraction latérale d'une matière viscoelastique linéaire le long de son spectre viscoélastique entier.On est arrivé à demontrer que le coefficient de la contraction latérale est une fonction monotone croissante qui tend asymptotiquement vers la valuer limite de 0.5 valable pour toute matière incompressible. Les fonctions caractéristiques de la complaisance de fluage à la traction et le coefficient de contraction latérale sont suffisantes pour la définition viscoélastique complète de la matière.Les résultats obtenus ont été comparés avec succès à ceux qui ont été déduits d'une méthode indirecte qui utilise une seule fonction caractéristique le long du spectre viscoélastique entier de la matière et la valeur initiale d'une autre fonction.     

Effects of a magnetic field on streamlines in Bénard convection cells induced by surface tension and buoyancy

Résumé En complément des résultats théoriques [2] déjà obtenus sur les lignes de courant dues à la tension superficielle et à la convection thermique dans les cellules de convection deBénard, on considère un liquide conducteur de l'électricité, en présence d'un champ magnétique vertical. On présente des résultats numériques. Outre les effets signalés dans [1] on a trouvé les effets suivants qui résultent de la présence du champ magnétique: (i) Dans les cellules dues à la convection le groupement des lignes de courant est plus symétrique par rapport au milieu du liquide, que lorsqu'il n'y a pas de champ magnétique. (ii) Dans les cellules dues à la tension superficielle les lignes de courant sont plus resserrées près de la surface supérieure que près de la surface inférieure. (iii) En général les lignes de courant dépendent de la condition thermique à la surface supérieure. Lorsque cette surface est conductrice de la chaleur, la transition du mode de la tension superficielle au mode de la convection est discontinue pour un champ magnétique assez intense.     

Converging spherical and cylindrical shocks with zero temperature gradient in the rear flow field

Résumé Nous avons étudié les ondes de choc sphériques et cylindriques convergentes près du centre (ou de l'axe) de l'implosion, lorsque celles-ci sont devenues intenses et que l'écoulement qui les suit est devenu «semblable à lui-même», ayant «oublié» les conditions initiales. Un tel écoulement devient probablement isotherme à cause de l'échange thermique intense par conduction ou par rayonnement. Nous avons donc étudié un écoulement isotherme à un moment donné, plutôt que l'écoulement adiabatique habituellement supposé (Guderley, 1942). Les deux genres d'écoulement sont comparés. Nous avons calculé l'exposant de la loi de la propagation des ondes de choc par la règle caractéristique de Whitham (1958) pour des valeurs différentes de =c _p/c _v; nous l'avons comparé avec l'exposant exact obtenu par l'intégration numérique des équations de similarité. Les deux valeurs ne concordent pas aussi bien que lorsque l'on admet que l'écoulement qui suit l'onde de choc est adiabatique.     

On kinetic energy and momenta in Cosserat continua

This paper employs invariance arguments to derive an equation relating the kinetic energy density to the densities of linear and angular momentum in a Cosserat continuum. While this relationship may serve to determine one density given the others, such an approach in general suffers from a lack of uniqueness. In particular, it is shown that certain previous proposals for the angular momentum density do not follow uniquely from the derived equation, although they do satisfy invariance requirements. Consequently, the value of the relationship lies in its use as a consistency test upon proposed forms for the different densities. Examples are given for special cases of practical interest which illustrate such applications.

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Résumé Cet article utilise des arguments de l'invariance pour poser une équation mettant en rapport la densité de l'énergie cinétique et les densités de la vitesse linéaire et angulaire dans le continuum de Cosserat. Bien que ce rapport puisse être utile pour déterminer une densité, les autres étant données, un tel approche souffre généralement d'un manque de spécificité. En particulier il est clair que certaines des propositions précédentes concernant la densité de la vitesse angulaire ne résultant pas uniquement de l'équation posée, bien qu'elles satisfassent les exigences de l'invariance. Par conséquent la valeur de la relation repose sur son utilisation comme un test de consistance sur des formes donneés pour les différentes densités. Des exemples de cas particuliers d'interêt pratique sont donnés afin d'illustrer de telles applications.

     

Growth due to buoyancy of weak homogeneous turbulence with shear

Résumé Une analyse est faite dans le but de déterminer la façon dont l'énergie change après un laps de temps dans une turbulence faible et homogène soumise à la flottabilité et au cisaillement. Bien que la turbulence dépérisse en fin de compte en l'absence de flottabilité, on remarque que la présence de flottabilité empêche ce dépérissement et fait que l'énergie turbulente augmente sans limite à mesure de l'augmentation de temps.     

Asymptotic solution of the unsteady boundary layer equations

Summary An extension of the Meksyn asymptotic method to unsteady boundary layers in laminar, incompressible flow is investigated. The results indicate that unsteady boundary layers can be calculated by the Meksyn asymptotic method with comparable accuracy to that obtained for steady flows. Several differences from the well developed steady-flow application exist and require further work before general problems can be treated. The calculation technique is more straight-forward for cases involving acceleration because three or four terms in the expansions may then yield sufficient accuracy. The form of the governing equation required by the Meksyn method indicates that it is most useful for unsteady stagnation boundary layers since some basic unsteady flows are not directly accessible in their simplest form from that equation. The effect of unsteadiness on the rate of asymptotic convergence is assessed by detailed comparison of a similar solution for unsteady, stagnation flow with analogous results from the Falkner-Skan equation and of reliable numerical results for both cases.

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Résumé On étudie une extension de la méthode asymptotique de Meksyn aux couches limites instables des écoulements laminaires de fluides incompressibles. Les résultats montrent que les couches limites instables peuvent être calculées à l'aide de la méthode asymptotique de Meksyn avec une précision comparable à celle obtenue pour les écoulements stables. Plusieurs différences existent par rapport à l'application, bien mise au point, aux écoulements stables; elles demandent encore du travail avant que les problèmes généraux puissent être traités. La méthode de calcul est plus directe dans les cas impliquant une accélération, car 3 ou 4 termes dans les développements assurent alors une précision suffisante. La forme de l'équation principale nécessaire à la méthode de Meksyn indique qu'elle est très utile pour les couches limites instables au repos; en effet, certains écoulements instables de base ne peuvent être atteints directement dans leur forme la plus simple à partir de cette équation. L'effet de l'instabilité sur la vitesse de convergence asymptotique est établi grâce à une comparaison détaillée d'une solution analogue pour un écoulement instable stagnant avec les résultats semblables obtenus par l'équation Falkner-Skan, et des résultats numériques sûrs obtenus dans les deux cas.

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This work was supported by the Energy Research and Development Administration.     

Weak locally homogeneous turbulence in idealized flow through a cone

Résumé On analyse la turbulence d'un écoulement idéalisé à travers un cône, au moyen des équations de corrélation généralisées à deux points, basées sur les équations de Navier-Stokes et de continuité. La viscosité et les effets de déformation moyenne sont retenus dans l'analyse, mais on suppose que la turbulence est assez faible pour qu'on puisse négliger, dans les équations, les termes de corrélation triples par rapport aux autres termes. On calcule les composantes des variations de vitesse de tourbillon et de formation de tourbillon, ainsi que les spectres de ces grandeurs. On considère également, dans l'équation du spectre, un terme de transport d'énergie de déformation moyenne qui transfère des composantes d'énergie entre les caractèristiques d'onde. On utilise l'analogie du transfert énergétique de chaleur pour relier les résultats obtenus au transfert de chaleur entre le fluide et la paroi du cône.     

The Penning discharge as a radial ion source

Résumé Les caractéristiques électriques d'une source ionique radiale de Penning sont décrites pour des pressions ambiantes de 10^–3 à 10 torrs dans l'hélium. Les graphiques suivants sont donnés: celui du voltage en fonction de la densité de courant; celui du voltage et de la densité de courant en fonction du champ magnétique, et celui du voltage et de la densité de courant en fonction de la distance entre les cathodes.     

Wave propagation and breaking in multidimensional magnetogasdynamic flows

Summary The theory of shocks evolving from weak discontinuities is applied to magnetogasdynamics and worked out in detail for two situations: a spherical disturbance propagating into a uniform magnetic field, and a planar disturbance propagating in the field of a current-carrying wire. For both cases, shock formation is delayed as the magnetoacoustic speed of propagation approaches the Alfvén speed. This agrees with the fact that Alfvén waves do not steepen to form shocks.

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Résumé On applique à la magnétogasdynamique la théorie des ondes de choc produites par l'évolution des discontinuités faibles. On présente des résultats sur la formation de chocs par des ondes magnétoacoustiques. Lorsque la vitesse de propagation de ces ondes se rapproche de la vitesse d'Alfvén, l'apparition des chocs est retardée, en accord avec le résultat bien connu que les ondes d'Alfvén ne se transforment pas pour former des chocs.

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Research supported in part by Grant No. AFOSR-73-2561.