Constitutive equations involving functional dependence of one vector on another

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Klasse von Stoffgleichungen, die so beschaffen ist, dass der momentane Wert eines Vektors vom gleichzeitigen und von allen vorhergehenden Werten eines zweiten Vektors abhängt. Es wird gezeigt, wie man diejenigen Einschränkungen der Form solcher Stoffgleichungen, die von materiellen Symmetrieeigenschaften stammen, herleiten kann. Die Herleitung wird völlig durchgeführt für den Sonderfall eines isotropen Materials mit oder ohne einen Symmetriemittelpunkt.

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The work reported in this paper was carried out under a grant from the National Science Foundation.     

Time-dependent radiative transfer in a semi-infinite medium with a reflecting boundary

An exact solution for the intensity due to a pulse radiation on the free surface of a semiinfinite medium with a known surface reflectivity is obtained via the multiple collision method. The time-dependent scalar intensity at the free surface is evaluated for several reflectivities and albedos using the corresponding steady state solution.

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Zusammenfassung Die exakte Lösung für die von einem Strahlungspuls erzeugte Intensität auf der freien Oberfläche eines halb-unendlichen Mediums mit bekannter Oberflächen-Reflektivität wird bestimmt mit Hilfe der Methode der mehrfachen Zusammenstöße. Die zeitabhängige skalare Intensität auf der freien Oberfläche wurde berechnet für verschiedene Reflektivitäten und Albedos, mit Benützung der entsprechenden stationären Lösung.

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Consiglio Nazionale Delle Ricerche (CNR) Visiting Professor at the University of Bologna.     

The method of the kernel function in the theory of elastic plates

Zusammenfassung Diese Arbeit befasst sich mit der Anwendung der Bergmanschen Methode der Kernelfunktion auf die Probleme der Statik dünner elastischer Platten. Die Bergmansche Methode besteht im wesentlichen aus 1) der Erzeugung eines vollständigen Satzes partikulärer Lösungen der Differentialgleichung, 2) der Orthogonalisierung dieses Satzes in einem geeigneten Sinne und 3) der Approximation der Lösung von den gegebenen Randwerten aus durch lineare Kombination der Orthogonalfunktionen. Mit Hilfe dieser Methode werden die Durchbiegungen und Randmomente einer Halbkreisplatte mit eingespanntem Rand für gleichmässig verteilte und linear veränderliche Vollbelastung gefunden und mit den Ergebnissen einer anderen Untersuchung verglichen.

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This work was sponsored partly by the Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, and partly by the National Bureau of Standards, Washington, D. C.     

Nozzle flow of a fully ionized plasma based on two fluid theory

Zusammenfassung Die streng eindimensionale stetige Strömung eines völlig ionisierten Plasmas in einer Düse mit langsam veränderlichem Querschnitt unter dem Einfluss eines transversalen elektrischen und magnetischen Feldes ist nach der Zweikomponenten-Theorie analysiert worden, und die Ergebnisse wurden mit der klassischen Einkomponenten-Theorie der Magneto-Gasdynamik verglichen. Es wurde festgestellt, dass die Einkomponenten-Theorie zwar die Werte der Variablen für den gesamten Vorgang des Plasmas liefert, dass jedoch die Zweikomponenten-Theorie anzuwenden ist, um ein Bild der Einzelheiten des Strömungsfeldes zu erhalten, vor allem vor aemperaturunterschied zwischen Elektronen und Ionen. Dieser Temperaturunterschied wächst mit steigender Temperatur. Dies dürfte wichtig sein für die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit im Falle einer technischen Anwendung. In einem numerischen Beispiel wird die Unterschallströmung des völlig ionisierten Plasmas in einer Düse berechnet.

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This research was supported in part by the Air Force Office of Scientific Research under the grant No. AFOSR 141-64. A part of this paper was submitted to University of Maryland as the M. S. thesis of the Junior author.     

The penny-shaped crack in three-dimensional electrostriction

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Spannungs- und Verschiebungsfelder in einem unendlichen elastischen Dielektrikum verwenden wir die dreidimensionale lineare ungekoppelte Theorie der Elektrostriktion.Von besonderem Interesse ist das Wesen der Spannungs-Singularität am Rande eines flachen kreisförmigen Spaltes innerhalb der begrenzenden Geometrie. Ein zweifacher Sachverhalt wurde festgestellt: 1. diese Spannungs-Singularität kann von höherer Ordnung sein als diejenige, welche mit den klassischen Umgebungen mechanischer und thermischer Art verknüpft ist;2. diese Singularität neigt nicht dazu, den Spalt in bezug auf eine spannungslose Spaltoberfläche auszubreiten. Die obigen Ergebnisse stimmen mit unseren früheren zweidimensionalen Analysen überein.

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This work was supported by the United States Atomic Energy Commission.     

An expansion method for boundary layers on thin airfoils

Zusammenfassung Zur Untersuchung der laminaren inkompressiblen Grenzschicht an dünnen Profilen wird eine einfache Expansionsmethode angegeben. Diese Methode verbindet die Entwicklung für kleine Störungen mit den «quasi-ähnlichen» Theorien der Grenzschicht. Verschiedene geometrische Formen wurden behandelt, einschliesslich eines Joukowski-Profils, eines Parabel-Profils und eines schlanken Keils. Die erhaltenen Profile und Reibungswerte sind in guter Übereinstimmung mit Resultaten aus anderen Quellen, selbst für ziemlich dicke Profile. Die Anwendung der Methode dürfte besonders nützlich werden im drei-dimensionalen Fall, wo andere zwei-dimensionale Methoden nicht einfach übertragen werden können.

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This research was supported by the Air Force Office of Scientific Research under Contract No. AF 49(638)-1623, Project No. 9781-01, and under Grant No. AFOSR 70-1843.

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Part of this work is based on a dissertation submitted to the Polytechnic Institute of Brooklyn in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Astronautics).     

On rotational viscous flow through a tube

Zusammenfassung Für die Eigenwerte und Eigenfunktionen eines Eigenwertproblems, auf dasL. Collatz undH. Görtler im Zusammenhang mit einer kürzlichen Untersuchung [3] über Rohrströmung mit schwachem Drall geführt worden sind, werden asymptotische Näherungsformeln angegeben, die insbesondere die höhern Eigenwerte mit grösserer Genauigkeit als in [3] zu berechnen gestatten. Auch zur Ermittlung der niedrigen Eigenwerte wird ein einfaches Verfahren vorgeschlagen. Die Ergebnisse werden numerisch mit denen von [3] verglichen.

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This paper was prepared under a National Bureau of Standards contract with American University and was supported by the Office of Naval Research.     

Ice forming activity and the surface properties of nucleating materials

Zusammenfassung Die bereits früher beschriebenen Messungen [1] der Eiskeimbildungsaktivität von Silberjodid in unterkühlten Wolken aus verschieden konzentrierten wässerigen NaCl-Lösungen ergeben zusammen mit neueren Protonspinresonanz-Untersuchungen von an eiskeimbildenden Stoffen adsorbierten Wasserschichten [5] neue Aspekte des Eiskeimbildungsmechanismus: Aus Tabelle 1 lässt sich entnehmen, dass die Aktivität weitgehend von der Wasserdampfsättigung bezüglichEis abhängt, die für das Wachsen eines Eiskeimes verantwortlich ist; von der Wasserdampfsättigung bezüglichWasser hängt hingegen die Dicke der an der eiskeimaktiven Substanz adsorbierten Wasserschicht ab, die dann ihrerseits die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Eiskeimen beeinflussen dürfte. Die Annahme, dass die Bildung der Eiskeime in der adsorbierten Wasserchicht stattfindet, wird durch das in Figur 1 gezeigte neue Resultat des Protonspinresonanz-Experimentes an CuO gestützt, das mit Hilfe empfindlicherer Apparaturen gewonnen wurde.

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Paper presented at the International Conference on Cloud Physics, Canberra and Sydney. Australia, September 11–20, 1961.     

NewK-band superheterodyne electron spin resonance spectrometer

Zusammenfassung Ein neuartiges Elektronenspinresonanz-Spektrometer für 24 GHz wird beschrieben. Das Instrument benützt als wesentliches Merkmal einen auf den Mikrowellenoszillator phasenstabilisierten Lokaloszillator. Hierbei kann der erstere mittels eines Peter-Strandberg-Phasenstabilisators entweder auf den Holraumresonator für ESR-Experimente oder auf die Harmonischen eines Kristalloszillators stabilisiert werden. Für die Mikrowellenbrücke wird eine Zirkulator-slidescrew tuner-Kombination verwendet, mit welcher leicht eine Isolation von 70 db erreichbar ist. Das Mischersignal von Lokal- und Hauptoszillator wird als Referenz für den Zwischenfrequenz-Phasenstabilisator verwendet. Die damit erzielte Kohärenz zwischen Referenz und Signal erlaubt eine weitgehende Elimination des Lokaloszillatorrauschens und der durch den Hohlraumoszillator verursachten nichtlinearen Amplituden- und Phasenverzerrungen. Die Wahl der Phase des Elektronenresonanz-Signals wird im Gegensatz zu bekannten Verfahren mittels Verzögerungsleitungen im Zwischenfrequenzkanal vorgenommen. Dadurch können Absorptions- und Dispersionssignal willkürlich gewählt werden, und die üblichen Schwierigkeiten der Phasenwahl im Mikrowellensystem fallen weg.Die bisher übliche Theorie der Empfindlichkeit des Instruments wird in einigen wichtigen Punkten eingehender dargestellt und speziell die Effekte der nichtlinearen Phasen-und Amplitudenverzerrungen durch den Hohlraumresonator auf das Verhältnis von Signal nahmen praktisch eliminiert werden können. Die dadurch mit dem Instrument bei sehr niedriger Mikrowellenleistung erzielbare hohe Empfindlichkeit von 2·10¹⁰ spins bei Zimmertemperatur wird an einem Beispiel demonstriert.

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Contains part of PromotionsarbeitP. Schmid, ETH, 1966.     

Load-absorption by a filament in a fiber-reinforced material

Zusammenfassung Die Arbeit befasst sich mit der statischen Lastübertragung auf eine halbunendliche elastische Faser, die in einer unendlich ausgedehnten elastischen Matrix mit bestimmten mechanischen Eigenschaften eingebettet ist. Im Unendlichen wird für die Matrix ein einachsiger Spannungszustand parallel zur Faser angenommen. Mit Hilfe eines angereicherten Vorgehens lässt sich die gesuchte Faserkraft durch eine Fredholmsche Integralgleichung zweiter Art charakterisieren. Zur Erleichterung der numerischen Lösung der Integralgleichung wird das asymptotische Verhalten der von der Faser aufgenommenen Kraft herangezogen. Eine Reihe quantitativer Resultate zeigt die Vertiefung der Faserkraft und ihre Abhängigkeit von den physikalischen Parametern; ferner wird die Singularität am Faserende diskutiert.

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Dedicated to Professor Ziegler on his sixtieth birthday

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The results communicated in this paper were obtained in the course of an investigation conducted under Contract Nonr-220(58) with the Office of Naval Research in Washington, D.C.     

Effect of transverse magnetic field on heat transfer to an electrically conducting and thermal radiating fluid flowing in a parallel-plate channel

Zusammenfassung Der Einfluss eines magnetischen Feldes auf die Wärmeübertragung in einer ausgebildeten laminaren Strömung einer elektrisch leitenden, wärmestrahlenden, zähen und inkompressiblen Flüssigkeit zwischen zwei unendlichen parallelen Platten wird untersucht. Ein konstantes äusseres magnetisches Feld wirkt in der Richtung senkrecht zu den Platten und der Strömungsrichtung. Die auf einer konstanten Temperatur gehaltenen Kanalwände sollen Wärme ausstrahlen und diffus reflektieren.Die Temperaturverläufe wurden für einige Werte der interessierenden Parameter und für das ganze Gebiet der Hartmannschen Zahl numerisch gerechnet. Die entsprechenden Kennwerte der Wärmeübertragung zwischen den Kanalwänden und der Flüssigkeit sind im Text tabellarisch angegeben. Das Magnetfeld vergrössert sowohl die Wärmeübertragung durch Leitung als auch durch Strahlung. Die Vergrösserung ist jedoch gering.

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Work done under auspices of U.S. Atomic Energy Commission.     

Optimal structural design for given stiffness in stationary creep

Zusammenfassung Eine allgemeine Methode der optimalen Tragwerksbemessung für vorgeschriebene Steifigkeit in stationärem Kriechen wird am Beispiel einer Scheibe mit veränderlicher Dicke erläutert, die gegebene Lasten längs eines Teils ihrer Berandung trägt und längs der übrigen Berandung starr unterstützt ist. Für einen vorgeschriebenen Wert der Kriechsteifigkeit (=Leistung der Lasten an den Geschwindigkeiten des stationären Kriechens) soll die Scheibe mit dem geringst möglichen Aufwand eines bestimmten Materials mit bekannten Kriecheigenschaften ausgeführt werden.

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The results presented in this paper were obtained in the course of research sponsored under Contract No. N00014-67-A-0109-0003, Task NR 064-496 by the Office of Naval Research, Washington, D.C.     

On the wall effect correction of the Stokes drag formula for axially symmetric bodies moving inside a cylindrical tube

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird der Einfluss der Wand auf die Bewegung eines rotationssymmetrischen Körpers längs der Achse eines mit zäher Flüssigkeit gefüllten Rohres betrachtet. Der Widerstand des Körpers wird unter der Voraussetzung berechnet, dass die Dimensionen des Körpers gegenüber dem Radius des Rohres klein sind. Wir finden für den WiderstandD eines Körpers, der sich mit der GeschwindigkeitU längs der Achse einer zylindrischen Röhre mit dem inneren RadiusR bewegt, woD _o der Widerstand des Körpers in einer sonst den ganzen Raum füllenden Flüssigkeit, eine Konstante etwa gleich 2.203, und die Viskositätskonstante ist.

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Research done under U.S.Air Force Office of Scientific Research Contract Nr. AF 49 (638)-521.     

Analysis of turbulent boundary layers with zero pressure gradient

Zusammenfassung Das hier entwickelte, formale, mathematische System beschreibt turbulente Grenzschichten an glatten und rauhen Platten und vermittelt eine zusammenhängende und folgerichtige Behandlung von solch groben Schichteigenschaften wie Durchschnittsgeschwindigkeitsprofil, Schubspannung, Wirbelviskosität und Grenzschichtdicke. Die erhaltenen Lösungen zeigen gute Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen. Die gegebene Formulierung kann in gewisser Hinsicht als eine neuartige Mischungsweghypothese betrachtet werden.Die Arbeit beschränkt sich auf Grenzschichten mit Nulldruckgradienten. Eine Verallgemeinerung auf von Null abweichende Druckgradienten ist einer späteren Mitteilung vorbehalten, in welcher gezeigt werden soll, dass die benutzte Methode zu mit dem Experiment übereinstimmenden Ergebnisse führt und keiner weiteren Hilfshypothesen bedarf.Die physikalische Bedeutung der Arbeit kann darin gesehen werden, dass ein allerdings nicht ganz genaues Mischungswegmodell dennoch auftretende Mischungsvorgänge näherungsweise beschreiben kann, was somit die Aufstellung einer Mischungsweghypothese ermöglicht, die mit genügender Genauigkeit ein grobes Bild verschiedener Aspekte der beobachteten Vorgänge gibt. Es ist somit möglich, zu einer handlichen und folgerichtigen mathematischen Formulierung zu gelangen, mit deren Hilfe allgemeine Eigenschaften von turbulenten Grenzschichten an festen Oberflächen untersucht werden können.

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Address for 1958: California Institute of Technology.

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Supported in part by a grant from the Rockefeller Foundation RF 56160.     

Circular inclusion in an infinite elastic strip

This paper is concerned with the problem of a circular inclusion undergoing spontaneous dimensional changes in an infinite elastic strip with the straight edges free from displacements. Consequent elastic fields both in the inclusion and the surrounding strip are determined with the aid of complex variable technique. Closed form expressions for two sets of complex potentials and for various stress components are provided. Boundary stresses have been computed and their behaviour examined for varying situations.

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Zusammenfassung Die Arbeit betrifft das Problem eines kreisrunden Fremdkörpers, der sich innerhalb eines unendlichen elastischen Streifens mit verschiebungslosen Rändern deformiert. Die elastischen Felder im Fremdkörper und im Streifen werden mit der komplexen Methode bestimmt, und es werden für zwei Sätze komplexer Potentiale und für verschiedene Spannungskomponenten geschlossene Lösungen angegeben. Die Randspannungen werden berechnet und für verschiedene Fälle untersucht.

     

On the temperature and humidity dependence of the ice forming activity of silver iodide

Zusammenfassung An AgI-Pulver mit der Korngrössen-Verteilung nach Figur 1 wurde die Eiskeimbildungsaktivität in Funktion der temperatur gemessen; Figur 2 zeigt das Resultat, das kurz diskutiert und mit Experiment und Theorie anderer Autoren verglichen wird.Die Abhängigkeit der Aktivität vom Dampfdruck zeigte sich in einem orientierenden Versuch, bei dem der unterkühlte Nebel aus Steinsalzlösungströpfchen bestand; mit den so reduzierten Dampfdrücken gemäss Figur 3 ergaben sich die in Figur 4 dargestellten Aktivitätskurven, woraus zu schliessen ist, dass AgI im ganzen Bereich seiner Eiskeimbildungsaktivität als Sublimationskern wirkt.

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Paper presented at the International Congress of Cloud Physics in Verona, August 9–13, 1960.     

A note on the stress singularity at a penny-shaped crack in three-dimensional electrostriction

Zusammenfassung Diese Mitteilung behandelt eine vollständige Bewertung der Spannungs-Singularität am Rande eines flachen kreisförmigen Spaltes unter der Einwirkung von Elektrostriktion. Die Ergebnisse bestätigen die Schlussfolgerungen, welche früher bei zweidimensionalen Problemen gezogen wurden.Die der Elektrostriktion zuzuschreibende Singularität zeitigt eine rein radiale Spannung, welche nicht dazu neigt, die schon bestehenden Spalten ihrer Ausdehnungs-Oberfläche entlang auszubreiten.

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Research supported by the National Science Foundation under grant NSF GP 22567.

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Research supported by the United States Atomic Energy Commission.     

An initial value problem in rectilinear flow of a thermo-viscoelastic material with memory

Zusammenfassung Die Grundgleichungen für eine Theorie der Thermo-Viskoelastizität von Stoffen mit Gedächtnis werden auf das Problem der gradlingen Schichtströmung zwischen zwei Wärmespeichern angewandt. Es werden die Geschwindigkeit, die Spannungen und die Wärmeströmung bestimmt.

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Acknowledgement. This work was sponsored by the National Science Foundation under Research Grant NSF GK99.     

Tagesoptimierung eines Speicherkraftwerkes auf der Basis einer Momentanoptimierung

Zusammenfassung Die im Verlauf eines Tages von einem Jahresspeicherkraftwerk abgerufene Leistung soll mit einem Minimum an potentieller Energie erzeugt werden. Die Tagesganglinie ist auf Grund einer Prognose gegeben. Zunächst wird für das Kraftwerk eine Tagesoptimierung durchgeführt. Diese sehr aufwendige Berechnung erfolgt offline über den gesamten jeweils möglichen Leistungs- und Höhenbereich mit einem globalisierten Optimierungsverfahren. Der optimale Schaltplan wird mit einem Modell der dynamischen Optimierung berechnet. Beispielsrechnungen für konkrete Kraftwerke liegen vor.

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Summary The power for a full day's production called off from a large Hydro Energy plant is to be generated with minimum losses of potential energy. First an instant optimization for the energy plant is carried out for the whole feasible region both of power and head. Computation is done with help of a globalized optimization algorithm. An optimal switching strategy is computed by dynamical programming. Some real world energy plants are taken as examples.

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Die der Arbeit zugrundeliegenden Verfahren zur numerischen Lösung nichtlinearer Gleichungen und nichtlinearer Optimierungsprobleme wurden vom Fonds zur Förderung der österreichischen Forschung unterstützt (Nr. 2811 und Nr. 3472). Ihm sei an dieser Stelle herzlich gedankt.     

Linearized Poiseuille flow between parallel plates

Zusammenfassung Der Gasstrom eines verdünnten Gases zwischen zwei unendlichen, parallelen Platten (ebene Poiseuille-Strömung) wird berechnet. Die vollständige, linearisierte Boltzmann-Gleichung wird mittels Variationsverfahren behandelt. Die Näherungsfunktion entspricht in Kontinuumsnähe der exakten Burnettverteilung, Resultate werden für das Modell starrer Kugeln und für Maxwellmoleküle angegeben.

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On leave, 1969–1970, from the University of Missouri, Columbia, Missouri, USA.