Ein Zwei-Schritt-Differenzenverfahren zur Berechnung strömungsabhängiger Ausbreitungsvorgänge

Zusammenfassung Die in der Transporttheorie auftretenden Differentialoperatoren erfüllen häufig eine Monotoniebedingung im Sinne von Minty. Dies hat zur Folge, daß die gesuchten Lösungen der Anfangswertaufgaben für große Zeiten unabhängig von den jeweils gewählten Anfangszuständen werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß für ein spezielles Zwei-Schritt-Differenzenverfahren auch die Näherungslösungen für große Zeiten unabhängig von den vorgegebenen Anfangsfeldern werden. Das Verfahren wird angewandt auf ein mathematisches Modell für die Ausbreitung von Stoffkonzentrationen in einem Tidefluß und die numerischen Ergebnisse wer den diskutiert.

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Summary The differential-operators in transport-theory are often monotone in the sense of Minty. A consequence of this property is, that the solutions of the initial-value problems become independent of the initial values for great times. The main theorem of this paper shows, that the numerical solutions of a special three-level-difference-method for the initial-value problems have the same property. The method is applied to a mathematical model for diffusion-and transport-phenomena in a tidal-stream and the numerical results are discussed.

     

Approximate solution of the propagation of an axisymmetric blast wave generated by a finite spherical charge

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ausbreitung starker Stosswellen in einem idealen Gas ohne innere Reibung und Wärmeleitung. Für den Fall einer axialsymmetrischen Strömung werden Ähnlichkeitstransformationen angegeben, welche die Eulerschen Gleichungen in sphärischen Polarkoordinaten auf ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen reduzieren. Die klassischen Lösungen von SirG. I. Taylor sind in den angegebenen Transformationen enthalten.Es wird weiter gezeigt, dass der Ähnlichkeitsansatz keine exakte Lösung für den Fall einer von einer endlichen explodierenden Ladung erzeugten Stosswelle liefert, jedoch eine Näherungslösung gestattet.Numerische Ergebnisse für eine kugelförmige Stosswelle, erzeugt durch die Explosion einer endlichen Ladung, sowie für eine axialsymmetrische Stosswelle, erzeugt durch eine Punktladung endlicher Energie, werden mitgeteilt.     

Heat conduction with nonlinear boundary condition

The paper is concerned with determination of the solution of the one-dimensional heat equation in a semi-infinite region subject to a nonlinear boundary condition at the surface. The exact solution is obtained and is expressed in infinite series. It is shown that the series is absolutely and uniformly convergent. Two special cases of Newton's cooling and of Stefan-Boltzmann's radiation at the boundary are discussed.

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Zusammenfassung Diese Arbeit befaßt sich mit der Lösung der Gleichung der eindimensionalen Wärmeleitung in einem Halbraum mit nicht-linearen Randbedingungen an der Oberfläche. Es wird eine genaue Lösung gefunden, die die Form einer unendlichen Reihe besitzt. Es wird gezeigt, daß die Reihe absolut und gleichmäßig konvergiert. Als zwei Spezialfälle werden Newton-Kühlung und Stefan-Boltzmann-Strahlung behandelt.

     

Structure of axisymmetric force-free magnetic fields in a dissipative plasma

Zusammenfassung Es wird untersucht, in welcher Weise die Struktur axisymmetrischer kraftfreier Magnetfelder in einem Plasma mit den Eigenschaften dieses Mediums zusammenhängt. Aus der Bedingung für das Verschwinden der Lorentz-Kraft und einer Energiegleichung für den Transport der Jouleschen Wärme wird ein System nicht-linearer Differentialgleichungen abgeleitet, wobei die aus der kinetischen Theorie folgende Feld- und Temperaturabhängigkeit der Transportkoeffizienten berücksichtigt wird. Es zeigt sich, dass ausser einer charakteristischen Länge nur ein einziger dimensionsloser Parameter auftritt, und dass dieser im wesentlichen durch das Quadrat des Verhältnisses von magnetischer zu kinetischer Energiedichte an der Achse bestimmt ist. Das Verhalten der Lösungen für beliebiges wird diskutiert, und für kleine werden Näherungslösungen entwickelt. Beispielrechnungen für =0, 0.1, 3 zeigen den Verlauf der verschiedenen physikalischen Variablen als Funktionen des Radius.     

The rolling-up of a vortex sheet

Zusammenfassung Die vorliegenden Untersuchungen befassen sich mit dem Problem der zweidimensionalen zeitabhängigen Strömung, welche mit dem Abrollen einer semiunendlichen Wirbelfläche verbunden ist. Obwohl bereits vorliegende analytische Untersuchungen an diesem Problem Näherungslösungen für die Spiralform der aufgerollten Wirbelfläche ergeben, so dürfte es doch schwierig sein, aus diesen Ergebnissen das zugehörige Strömungsfeld zu erhalten. In dieser Arbeit werden Differentialgleichungen für den Mittelwert und den Sprung des komplexen Potentials abgeleitet, welche zur Beschreibung des Strömungsfeldes über die gesamte Ebene benutzt werden können. Für den Spiralkern stimmt die hier angegebene Lösung mit der vonKaden überein.     

Gravitational spreading of heavy gas clouds instantaneously released

The gravitational spreading of heavy gas clouds, instantaneously released, is analyzed on the basis of the thin layer equations. These equations have been obtained from the full equations of motion using plausible assumptions with regard to the vertical profiles of velocity and density. The present analysis is limited to the isothermal case without heat transfer, but it can be generalized to include the thermal problem associated with LNG and LPG spills.Solutions to the governing unsteady equations are obtained through similarity transformations based on the assumption that the leading edge constitutes an intrusion front moving at a speed proportional to an unknown power of time. Solutions are presented both for the case of an undiluted cloud slumping to the ground and for cases with entrainment. Various mixing models are considered involving entrainment either at the top or at the front. A possible coupling between these models is also discussed. Exact solutions are obtained for seemingly plausible entrainment models and rates, but these do not always lead to physically realistic results. The solutions obtained include both the initial slumping mode and the growing mode associated with entrainment, and for large times the latter becomes dominant. In the limit of a highly diluted cloud for which the Boussinesq approximation is valid, the present solutions become identical with those recently published by Rosenzweig.

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Zusammenfassung Die Ausbreitung plötzlich ausgelöster schwerer Gaswolken wird wie eine dünne Schicht analysiert. Diese Gleichungen werden von den vollen Bewegungsgleichungen mittels plausibler Annahmen über die vertikale Geschwindigkeits- und Dichteverteilung gefunden. Die vorliegende Analyse ist auf den isothermen Fall ohne Wärmeaustausch beschränkt, aber kann für das thermische Problem (beim Ausfluß von LNG und LPG) verallgemeinert werden.Die Lösungen für diese nicht-stationären Gleichungen werden mittels Ähnlichkeitstransformationen gefunden, welche sich auf die Annahme stützen, daß die Vorderkante der Front eine Geschwindigkeit hat, die proportional zu einer unbekannten Zeitpotenz ist. Lösungen sind für den Fall einer fallenden unverdünnten Wolke und für den Fall mit Eindrängungen entweder an der Oberfläche oder an der Front beschrieben. Eine mögliche Kopplung zwischen diesen Modellen wird auch diskutiert. Exakte Lösungen werden durch plausible Eindrängungsmodelle gefunden, welche aber nicht immer zu physikalisch realistischen Resultaten führen. Die gefundenen Lösungen beziehen sich auf den Typ mit Anfangsbedingung ohne Eindrängung, in dem die Höhe immer reduziert wird, und auch auf die Typen mit Eindrängung und wachsenden Höhen. Für große Zeiten ist der letztgenannte Typ dominant. Bei der Grenze einer sehr großen, verdünnten Wolke wo die Boussinesq-Approximation gilt, wird die gegebene Lösung identisch mit der neuerlich publizierten Lösung von Rosenzweig.

     

Mixed convection similarity solutions on a horizontal surface

The mixed convection boundary layer on a horizontal plate is considered for the two separate cases when there is a uniform free stream with the plate held fixed and when there is no outer flow but the plate is moving continuously with a uniform velocity along its length. In both cases we assume that power law temperature distribution on the plate which enables the governing equations to be reduced to similarity form. For the first problem we consider the range of buoyancy parameter for which there are dual solutions, showing how these dual solutions arise from a bifurcation and how the lower branch of solutions terminate as the buoyancy parameter tends to zero. For the second problem we show that there is a unique solution for all positive values of the buoyancy parameter and that for negative values the solution terminates at a singular solution with algebraic decay.

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Zusammenfassung Die Grenzschicht an einer horizontalen Platte mit gemischter Konvektion wird für zwei Fälle untersucht: Für eine ruhende Platte bei gleichförmiger Außenströmung und für eine Platte, die sich kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit in ihrer eigenen Ebene bewegt, ohne Außenströmung. Für beide Fälle wählen wir ein Potenzgesetz für die Temperaturverteilung entlang der Wand, für welche die Grundgleichungen eine Ähnlichkeitslösung zulassen. In der ersten Problemstellung betrachten wir einen Bereich des Auftriebsparameters, für den zweifache Lösungen existieren. Wir zeigen, wie diese doppelten Lösungen aus einer Bifurkation entstehen und wie der untere Lösungszweig endet, wenn der Auftriebsparameter gegen Null strebt. Für die zweite Problemstellung zeigen wir, daß eine eindeutige Lösung existiert für alle positiven Werte des Auftriebsparameters und daß für negative Werte eine singuläre Lösung mit algebraischem Zerfall erreicht wird.

     

Approximate solution of boundary layer problems with injection or suction

Zusammenfassung Der grundlegende linearisierte Ansatz zur Näherungslösung von Grenzschichtproblemen wird auf neue Anwendungen erweitert, um die Behandlung von Problemen mit Massenaustausch durch die Oberfläche zu ermöglichen und die Beschränkung auf die Prandtl-Zahl 1 zu mildern. Das klassische Problem der konstanten, d. h. nicht ähnlichen Geschwindigkeitsverteilung an der Oberfläche wird behandelt, und die Ergebnisse werden mit der exakten numerischen Lösung verglichen. Es ergibt sich eine ausgezeichnete Übereinstimmung. Sodann wird eine Lösung des schwierigen und praktisch wichtigen Problems einer Stufenfunktion für die Oberflächengeschwindigkeit gegeben. Die freie Konvektion über einer vertikalen Platte mit konstanter Temperatur und Oberflächengeschwindigkeit wird erstmalig gelöst. Schliesslich wird das der Schlitzeinspritzung entsprechende Anfangswertproblem unter Milderung der bisherigen AnnahmeP _r =1 behandelt.

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This work was supported by the National Science Foundation, Grant No. GK-310,     

N?herungsl?sung der Navier-Stokes'schen Differentialgleichung für eine zweidimensionale station?re Laminarstr?mung konstanter Viskosit?t in konvexen und konkaven Diffusoren und Düsen

Die Näherungslösungen der Navier-Stokes'schen Differentialgleichungen wurden für verzögerte und beschleunigte inkompressible stationäre Laminarströmungen konstanter Viskosität in zweidimensionalen konvexen und konkaven Kanälen für den Bereich |v/u| 1 gefunden.     

Approximate solution of the Riemann problem for the Burgers equation by the transversal method of lines

The transversal method of lines is applied to Riemann problems for the Burgers equation whose solution contains Shockwaves. Existence, uniqueness and convergence of the approximate solution is shown and a numerical example is calculated.

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Zusammenfassung Die transversale Linienmethode wird auf Riemannprobleme für die Burgers-Gleichung angewandt, deren Lösungen Stoßwellen enthalten. Die Existenz, Eindeutigkeit und die Konvergenz der Näherungslösungen wird gezeigt, numerische Ergebnisse werden für ein Beispiel angegeben.

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Supported by DFG.     

Subharmonic and asymmetric convection rolls

Summary A new class of steady solutions is derived describing convection rolls which do not reflect the symmetry of the physical conditions of the convection layer. As does the class of mixed solutions considered by Segel (1962) and by Knobloch and Guckenheimer (1983) the new class arises from a wavelength doubling bifurcation. The new class is distinguished by a tilt of the convection rolls which gives rise to a finite mean horizontal component of vorticity. An analytic theory is derived for small amplitudes of motion in the case of stress-free boundaries. The theory is extended to higher amplitudes by numerical computations. The new solution shares with the solution of Segel, Knobloch and Guckenheimer the property that it is unstable for large Prandtl numbersP with respect to disturbances which tend to establish the wellknown symmetric solutions, but becomes stable with respect to these disturbances for Prandtl numbers .

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Zusammenfassung Eine neue Klasse von Lösungen wird abgeleitet, welche Konvektionsrollen beschreibt, die nicht der Symmetrie der physikalischen Bedingungen der Schicht entsprechen. Ebenso wie die von Segel (1962) und von Knobloch und Guckenheimer (1983) abgeleitete Klasse von gemischten Lösungen geht die neue Klasse von Lösungen aus einer Verzweigung mit Wellenlängenverdopplung hervor. Die neue Klasse zeigt eine Schrägstellung der Rollen, die zu einer endlichen gemittelten horizontalen Komponente der Wirbelstärke führt. Eine analytische Theorie wird für den Fall kleiner Amplituden der Bewegung bei spannungsfreien Randbedingungen abgeleitet. Durch numerische Rechnungen wird die Theorie zu höheren Amplituden hin erweitert. Die neue Lösung hat mit der Lösung von Segel, Knobloch und Guckenheimer die Eigenschaft gemeinsam, daß sie instabil ist für große PrandtlzahlenP gegenüber Störungen, welche zu den bekannten symmetrischen Lösungen führen; für Prandtlzahlen ist sie aber stabil gegenüber diesen Störungen.

     

The convergence of the horizontal line method for the continuity equation with discontinuous data

The horizontal line method is applied to an initial boundary value problem for the continuity equation with only piecewise continuous data. The pointwise convergence of the approximate solutions towards the exact solution can be established. A numerical example is calculated.

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Zusammenfassung Die horizontale Linienmethode wird auf ein Anfangs-Randwertproblem für die Kontinuitätsgleichung mit nur stückweise stetigen Daten angewandt. Die punktweise Konvergenz der Näherungslösungen gegen die exakte Lösung kann gezeigt werden. Ein numerisches Beispiel wird berechnet.

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Supported by BMFT.     

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.     

Mathematische Programmierung in der Zementindustrie

Zusammenfassung Mit Hilfe der Methoden der Mathematischen Programmierung wird für eine Zementfabrik ein Modell gebildet, das gestattet, die optimale Größe der Klinkerhalle, Mahlanlage und Siloanlage zu berechnen. Vorgegeben ist eine jährliche Klinkerproduktion von 500 000 Tonnen; in Abhängigkeit vom saisonalen Absatzverlauf, dem Tarif für die elektrische Energie und Leistung, dem Baukostenverlauf für variable Größe der betrachteten Anlageteile, der technischen Lebensdauer dieser Anlageteile und dem langfristigen Zinssatz werden die gesuchten optimalen Größen berechnet. Der Absatzverlauf, der dieser Berechnung zugrunde liegt, wird zuerst durch eine Erweiterung der dualen Aufgabe des primären linearen Programms hergeleitet; dieser Absatzverlauf muß so gewählt werden, daß die Lösung des linearen Programms eine fat solution im Sinne der linearen Programmierung unter Unsicherheit ergibt; dies führt auf eine quadratische Programmierungsaufgabe. Abschließend werden einige numerische Resultate diskutiert.

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Summary A model for a cement factory is developed by using the methods of mathematical programming, which allows to calculate the optimum capacity of the clinker hall, grinding works and silo plant. An annual clinker output of 500 000 tons is given; the desired optimum capacities are calculated in dependence on the seasonal sales trend, electrical power rates, the trend of building costs of the variable plant capacities taken into consideration, the technical life-span of the plant and the long-term rate of interest. The sales trend taken as a basis for these calculations is first derived from an extension of the dual problem of the primary linear program. This sales trend is thus chosen that the solution of the linear program results in a fat solution in the sense of the linear programming under uncertainty. In order to find out this underlying sales trend a quadratic programming problem has to be solved. In conclusion some numerical results are discussed.

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Bezeichnungen: In den folgenden Ausführungen sind Matrizen mit großen Buchstaben bezeichnet, Zeilenvektoren mit kleinen Buchstaben mit waagrechtem Pfeil; Koeffizienten und Konstante sind durchwegs mit kleinen Buchstaben bezeichnet.

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Dissertation, angenommen von der Rechts- und Staatswissenschaftlichen Fakultät der Universität Zürich. Ich möchte dem Referenten, Herrn ProfessorH. P. Künzi, hier meinen Dank aussprechen. Der Zementfabrik Holderbank AG bin ich für die großzügige Unterstützung zu Dank verpflichtet; ebenfalls möchte ich der Firma IBM danken für die Zurverfügungstellung einer IBM 7090-Rechenanlage.

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Vorgel. v.:H. P. Künzi     

General axisymmetric solution of the creeping motion equations in the presence of free surfaces and gravitational forces

The Navier Stokes equations for slow motion of an incompressible viscous flow in an axisymmetric tube under gravity are solved in terms of a pair of potential functions. Their gauge transformations and scaling properties are discussed and the velocity field of a fluid with a free upper surface at constant position is calculated from tube geometry and the outlet pressure. For numerical solution a polynomial approximation is given which is stable against the uncertainties of the boundary conditions as is demonstrated for a simple example.

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Zusammenfassung Die linearisierten Navier-Stokes Gleichungen für eine imkompressible zähe Flüssigkeit im Schwerefeld werden für den axialsymmetrischen Fall mit Hilfe zweier Potentialfunktionen gelöst. Ihre Eichtransformationen und Skalierungseigenschaften werden angegeben. Die Lösung wird dazu benutzt um das Geschwindigkeitsfeld einer Flüssigkeit mit ortsfester freier Oberfläche in einem axialsymmetrischen Gefäß aus der Geometrie und dem Auslaßdruck zu berechnen. Zur numerischen Lösung wird eine polynomiale Näherung angegeben. An einem Beispiel wird gezeigt, daß die Methode gegen die Unsicherheiten der Randbedingungen stabil ist.

     

An iterative method for solving a non-stationary radiation diffusion system

The purpose of this paper is to give a systematic treatment for a non-stationary radiation diffusion problem which involves a coupled system of integro-differential equations and some initial and boundary conditions. Using an iterative scheme we obtain a recursion formula for the calculation of approximate solutions as well as their error estimates. It is shown that the sequence of approximations converges to a unique classical solution which also leads to an existence-uniqueness theorem. In addition, we show that the solution is positive and depends continuously on the external source and the initial-boundary data. The latter property together with the existence-uniqueness theorem insure that the system is well-posed in the sense of Hadamard.

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Zusammenfassung Mit dieser Arbeit wird bezweckt, eine systematische Behandlung eines nichtstationären Strahlungsdiffusionsproblems zu geben, das mathematisch beschrieben werden kann durch ein gekoppeltes System von Integrodifferentialgleichungen mit Anfangs- und Randbedingungen. Wir stellen eine Rekursionsformel für die Berechnung von Näherungslösungen und zugehörigen Fehlerabschätzungen auf und zeigen, dass die Folge dieser Näherungslösungen gegen die eindeutige klassische Lösung konvergiert. Dabei ergibt sich auch ein Existenz- und Eindeutigkeitssatz, Ferner zeigen wir, dass die Lösung stetig von der externen Quelle und den Anfangs- und Randbedingungen abhängt. Zusammen mit dem Existenz- und Eindeutigkeitssatz garantiert uns dies, dass das System im Sinne von Hadamard wohldefiniert ist.

     

Expansion procedures and similarity laws for transonic flow

Zusammenfassung Die schallnahe Näherungslösung für die Umströmung eines schlanken Drehkörpers wird mit Hilfe einer mathematischen Entwicklung beschrieben. Die Entwicklung wird durch eine abnehmende Folge von Funktionen des Dickenverhältnisses dargestellt, und ein Ähnlichkeitsparameter, der Machsche Zahl und Dickenverhältnis enthält, wird eingeführt. Die ersten Glieder der Entwicklung der Geschwindigkeiten nahe der Achse werden erhalten, und die Ähnlichkeitssätze für Druckkoeffizient und Widerstandsbeiwert eines nichtangestellten Körpers werden abgeleitet. Mit Hilfe einer anderen Entwicklung wird eine angenäherte area rule (Flächenregel) für einen Körper, dessen Querschnittsfläche nicht kreisförmig ist, erhalten.     

Lösung großer linearer Regionalplanungsprobleme mit der Methode vonDantzig undWolfe

Kurzfassung Ein großes, für den Agrarsektor der BRD konzipiertes räumliches Gleichgewichtsmodell ist als lineares Optimierungsproblem zu groß, um ohne Schwierigkeiten mit einem Standard-LP-Programm gerechnet werden zu können. Zur Lösung solcher Probleme wird ein Programmkonzept entworfen, das die Verwendung von Standard-LP-Programmen vorsieht und sich am Vorgehen der Dekompositionsmethode vonDantzig undWolfe orientiert. In Versuchsrechnungen mit einem ca. 1250 Spalten und 900 Zeilen umfassenden kleineren Problem wird dieses Konzept getestet und untersucht, inwieweit der Rechenaufwand durch die Wahl der Ausgangslösung sowie bestimmte Matrixzerlegungen beeinflußt werden kann.

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Summary The programming formulation of a large spatial equilibrium model of the agricultural sector of Germany, which is in preparation, results in a very large linear programming problem. For solving it, existing computer programs for linear programming (LP-programs) provide too little capacity. The author traces out the solution of such problems by a decomposition program, which allows the unchanged use of existing LP-programs. The underlying method is the decomposition principle ofDantzig andWolfe. This concept is tested by solving a problem with about 1250 colums and 900 rows. Furthermore, it is investigated to which extend an appropriate starting solution or specific matrix divisions influence optimization time.

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Überarbeitete Fassung eines Vortrags, der auf der Jahrestagung 1973 der Gesellschaft für Operations Research (DGOR) in Karlsruhe unter dem Titel Zur Anwendung linearer Dekomposition gehalten wurde.     

Area-preserving domain perturbation operators which increase torsional rigidity or decrease capacity,with applications to free boundary problems

In the class of convex domains, we define domain perturbation operators which preserve a particular weighted area as well as the convexity property, while (essentially) increasing torsional rigidity. Using these operators, we prove the existence of convex solutions for a related free boundary problem in which the stress function is to satisfy a generalized Bernoulli condition, and we give recursive procedures for computing approximate solutions to this problem. We also define analogous weighted area and convexity preserving domain perturbation operators which (essentially) diminish capacity, and apply them to solve an analogous free boundary problem in which the stream function satisfies a generalized Bernoulli condition.

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Zusammenfassung In der Klasse der konvexen Gebiete definieren wir Gebietsstörungsoperatoren, die ein bestimmtes Flächenmaß und die Konvexitätseigenschaft erhalten, während sie (im wesentlichen) die Torsionssteifigkeit vergrößern. Unter Verwendung dieser Operatoren beweisen wir die Existenz von konvexen Lösungen für eine verwandte freie Randwertaufgabe, wobei die Spannungsfunktionen einer verallgemeinerten Bernoulli-Bedingung genügen soll, und geben rekursive Verfahren an, die zu Näherungslösungen führen. Weiter definieren wir analoge flächenmaß- und konvexitätserhaltende Gebietsstörungsoperatoren die (im wesentlichen) die Kapazität vermindern, und verwenden sie zur Lösung einer analogen freien Randwertaufgabe, wo die Strömungsfunktion einer Bernoulli-Bedingung genügt.

     

An asymptotic approach for shock-wave/transpired turbulent boundary layer interactions

Summary In this work perturbation techniques are used to study the problem of the interaction between a shock wave and a transpired turbulent boundary layer at transonic speeds. In the case considered here, the Mach number is assumed to be high enough for the sonic line to penetrate deep into the boundary layer so that it ends close to the wall. The flow region is divided into a region of strong interaction and regions of weak interaction. For the regions of weak interaction, upstream and downstream of the shock, a classical two-deck structure is assumed to hold for the boundary layer. Solutions chosen for these regions must account for the effects of blowing or suction. The strong interaction region on the other hand is shown to consist of three decks. A detailed analysis of the whole flow field is carried out and solutions valid in the double limit as Reynolds number tends to infinity and Mach number tends to one are proposed. Solutions of adjacent layers are shown to match so providing a smooth solution for the entire flow region. The analysis yields solutions for the pressure and skin-friction profiles.

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Zusammenfassung In dieser Veröffentlichung wird mit Methoden der Störungsrechnung das Problem der Wechselwirkung zwischen einer Schockwelle und einer turbulenten Grenzschicht mit Blas- und Saugeffekten beim Übergang zu Überschallgeschwindigkeiten untersucht. In dem hier betrachteten Fall ist die Machzahl so hoch, daß die Schockwellenfront tief in die Grenzschicht eindringt und nahe bei der Wand endet. Das Strömungsgebiet wird in ein Gebiet starker Wechselwirkung und in ein Gebiet schwacher Wechselwirkung eingeteilt. Für die Gebiete schwacher Wechselwirkung (vor und hinter der Schockwellenfront) wird angenommen, daß die Grenzschicht eine klassische zwei-Deck Struktur besitzt. Lösungen, die für diese Gebiete gewählt werden, müssen die Blas- oder Saugeffekte erklären. Es wird gezeigt, daß das Gebiet starker Wechselwirkung dagegen aus drei Decks besteht. Eine ausführliche Berechnung des gesamten Strömungsfeldes wird durchgeführt, und es werden Lösungen angegeben, die gültig sind für den doppelten Grenzfall, daß die Reynoldszahl gegen unendlich und die Machzahl gegen eins strebt. Es zeigt sich, daß die Lösungen für benachbarte Schichten aneinander passen, und daß sich damit eine stetige Lösung für das gesamte Strömungsgebiet ergibt. Die Lösungen für die Druck- und Wandreibungsprofile werden bestimmt.