Modulated Taylor-Couette Flow: Onset of Spiral Modes

The linear stability of the flow between concentric cylinders, with the inner cylinder rotating at a constant angular velocity and the outer cylinder with an angular velocity varying harmonically about a zero mean, is addressed. The bifurcations of the base state are analyzed using Floquet theory, paying particular attention to non-axisymmetric bifurcations which are dominant in significant regions of parameter space. In these regions the spiral modes of the unforced system become parametrically excited and dominant. This is typical behavior of parametrically forced extended systems, where some modes are stabilized, but others are simultaneously excited. The flow structure of the bifurcated states are examined in detail, paying particular attention to the dynamic implications of their symmetries, and in particular how and when subsequent period doublings are inhibited. Received 5 November 2001 and accepted 29 March 2002 Published online: 2 October 2002 RID="*" ID="*" This work was supported by NSF Grants INT-9732637 and CTS-9908599 (U.S.A.) and MCYT Grants PB97-0685 and BFM2001-2350 (Spain). Communicated by H.J.S. Fernando     

A new micromechanical formulation of martensite kinetics driven by temperature and/or stress

Summary Martensitic transformation behavior of alloys is studied under the arbitrary action of a thermal and/or a triaxial mechanical load-stress state by solving a transformation kinetic equation presented recently by the same authors. Numerical and analytical solutions reveal that the transformation behavior is almost path-independent. Lines of constant volume fraction of martensite are nearly parallel in the stress-temperature plane. Some new analytical formulae for martensitic transformation kinetics are presented.

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Eine neue mikromechanische Formulierung der Martensit-Kinetik unter Temperatur- und/order Spannungsbelastung

Übersicht Es wird das Verhalten der martensitischen Umwandlung von Legierungen unter beliebiger thermischer und/oder dreiachsiger mechanischer Spannungsbelastung untersucht, indem eine neue Gleichung der Umwandlungskinetik gelöst wird. Diese Gleichung wurde vor kurzem von denselben Autoren vorgestellt. Die numerischen und die analytischen Lösungen zeigen, daß das Transformationsverhalten nahezu pfadunabhängig ist. Die Linien gleicher Volumsfraktion von Martensit sind nahezu parallel im Spannungs-Temperatur-Diagramm. Es werden auch einige neue analytische Formeln für die Umwandlungskinetik von Martensit präsentiert.

     

Mixing in horizontally heterogeneous flows

An experimental study of mixing across density interfaces produced by laterally heterogenous turbulence is presented in this paper. The turbulence is generated by a flow or air bubles rising through a density interface produced by brine and fresh water. The mixing efficiency, , of the process is measured comparing the increase in potential energy with the available kinetic energy. We find that there is a decrease in the global mixing efficiency of the process with the length of the tank, the shape of (Ri) depends also on the air flow producing the turbulence, showing a geometrical limit to the ammount of kinetic energy which may be used for mixing.     

On boundedness of the motions of weakly connected nonlinear systems

Conclusions A general theorem on the boundedness of motions of weakly connected systems is established based on the Lyapunov function method and a comparison principle. Sufficient conditions for uniform boundedness contain the condition of sign-determinacy of a special matrix. A problem on the uniform ultimate-boundedness of motion of a nonlinear system with weak linear bonds is solved as an example.Institute of Mathematics, Academy of Sciences of the Ukraine, Kiev. Kiev University, Kiev, Ukraine. Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 29, No. 3, pp. 68–73, March, 1993.     

„Fouling“-Vorgänge bei der Verdampfung von Argon im waagerecht durchströmten Rohr

Zusammenfassung Bei Messungen des Wärmeübergangs beim Strömungssieden von Argon wurde ein zeitlicher Anstieg der Wandtemperatur beobachtet, während die Einstellparameter Wärmestromdichte, Massenstromdichte, Dampfgehalt und Systemdruck konstant blieben. Dieser Temperaturanstieg endete nach mehreren Stunden bei einer beträchtlich höheren Wandtemperatur oder mit dem Eintreten der Siedekrise. Als Ursache für dieses Phänomen wurde die Ablagerung von im Argon gelöstem CO₂ an der Heizfläche ermittelt, wobei zu beachten ist, daß die Reinheit des verwendeten Argons größer als 99,996 vol-% war. In weiteren Versuchen wurde der Einfluß der CO₂-Konzentration auf diesen Fouling-Vorgang bestimmt und ein Verfahren entwickelt, um das CO₂ aus dem Meßkreislauf zu entfernen. Der Ablagerungsmechanimus und der Einfluß der Betriebsparameter auf die Ablagerungsgeschwindigkeit können mit Modellvorstellungen zur Blasenbildung erklärt werden.

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Fouling-phenomena during the evaporation of argon within a horizontal tube

During heat transfer measurements at flow boiling of argon a transient increase of the wall temperature has been observed, though the parameters such as heat flux, mass velocity, flow quality and system pressure were kept constant. This temperature drifting ended after several hours at a considerably higher wall temperature or with the boiling crisis. Although the purity of the test substance was higher than 99.996 vol-%, this phenomenon was caused by the solidification of CO₂ on the heating surface. Further investigations showed the influence of the CO₂-concentration on the drifting as well as a method to remove the CO₂ out of the test fluid. Both, fouling mechanism and influence of the parameters on the fouling, can be explained satisfactorily by means of bubble-growth mechanisms.

     

Arguments for and against Engesser's buckling formulas

Summary To account for shear in buckling pioblems, one uses either the approach of Engesser or the socalled modified approach, proposed by Haringx in connection with helical springs. Both are based on onedimensional reasoning. While most authors seem to prefer the second method, Nänni [4] has shown by means of the three-dimensional theory of elasticity that, for bars, the first one is superior. The present paper is based on a more fundamental one-dimensional approach and confirms Nänni's and hence Engesser's results. It also shows that, together with shear, shortening of the bar must be taken into account, and it improves Engesser's formulas accordingly. It finally shows why Haringx' approach is correct for springs.

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Argumente für und gegen Engessers Knickformeln

Übersicht Um bei Knickproblemen den Schub zu berücksichtigen, verwendet man entweder das Engessersche oder das sogenannte modifizierte Verfahren, das von Haringx zur Behandlung von Schraubenfedern vorgeschlagen worden ist. Während die meisten Autoren die zweite Methode vorzuziehen scheinen, hat Nänni [4] mittels der dreidimensionalen Elastizitätstheorie gezeigt, daß bei Stäben die erste überlegen ist. Die vorliegende Arbeit stützt sich auf ein fundamentaleres eindimensionales Verfahren und bestätigt Nännis und damit Engessers Ergebnisse. Sie zeigt auch, daß mit dem Schub zusammen die Verkürzung des Stabes zu berücksichtigen ist, und sie verbessert Engessers Formeln dementsprechend. Schließlich zeigt sie, weshalb das Verfahren von Haringx bei Federn korrekt ist.

     

Bubble coalescence in pure liquids

Solutions of the flow and deformation during the approach of two bubbles along their centre line are presented for the low Weber number case. When viscosity is absent, Weber number and radius ratio disappear from the equations under suitable transformations of the variables and a universal solution is obtained. This solution indicates the formation of a dimple, after which the thinning rate of the film between the bubbles tends to a constant high value. When liquid viscosity is included the Reynolds number, Re, enters the equations. A retardation of the coalescence process is found for Re <100, while for Re 1 dimple formation is suppressed. The influence of gas properties is considered briefly. An extrapolation of the inviscid results to Weber numbers of order unity suggests that the bubbles will bounce apart before coalescence is achieved.     

Ein Beitrag zum dynamischen Verhalten der Kurvengetriebe mit Schwinghebel

Übersicht Die Abtriebsglieder in Kurvengetrieben werden bei dynamischen Untersuchungen zum größten Teil als starr angenommen. In der vorliegenden Arbeit werden speziell Kurvengetriebe mit Schwinghebel untersucht. Dabei wird die Schwinge selbst als ein dünner, elastischer Stab betrachtet, wobei alle anderen Glieder als starr angesehen werden. Nach Aufstellung der Differentialgleichung der Querschwingungen der Schwinge in der Getriebeebene, die eine partielle Differentialgleichung vierter Ordnung mit zeit- und ortsabhängigen Koeffizienten ist, werden diese Schwingungen nach Reduzierung der Differentialgleichung in ein Hillsches Differentialgleichungssystem auf Stabilität untersucht. Danach wird mit Hilfe einer Näherungslösung des erhaltenen Systems der Einfluß verschiedener Parameter auf den Kraftschluß zwischen der Kurve und der Abtriebsrolle untersucht. Insgesamt kommt man zu der Feststellung, daß die Berücksichtigung der Schwingenelastizität, verglichen mit dem Falle einer starren Schwinge, unterschiedliche Ergebnisse liefert und daher diese Eigenschaft möglichst in Betracht gezogen werden sollte.

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On the dynamic behavior of cam mechanisms with followers

Summary The followers in cam mechanisms are usually regarded as rigid elements in a dynamical analysis. In this work, cam mechanisms with oscillating followers were investigated. The follower was considered as a thin elastic rod and the other members of the mechanism were taken as rigid. After setting up the equation of lateral motion of the oscillating follower in the plane of the mechanism — which is a partial differential equation of fourth order with time and space dependent coefficients — the lateral vibrations were investigated from a stability point of view by reducing the differential equation to a Hill system. Then, using an approximate solution of the system obtained above, the effect of various parameters on the contact between the cam and its roller were analyzed. It was found that the consideration of the elasticity of the follower gave different results as compared to the analysis where it was assumed to be rigid. Thus the elasticity of the follower is an important parameter to be considered.

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Ein Auszug aus der 1979 an der TU Istanbul genehmigten Dissertation mit dem Titel Elastokinetische Probleme bei Kurvengetrieben, die unter der Leitung meines verehrten Professors Dr.-Ing. Fuat Pasin entstand, dem an dieser Stelle noch einmal aufrichtig gedankt sei     

On the stability of generalized hill''s equation with three independent parameters

This paper presents a stability criterion of a generalized Hill's equation with three independent parameters, examined by means of an asymptotic method. The theory has been applied to a special form of Hill's equation and the region of stability, has been graphically illustrated. The separatrix between bounded and unbounded solutions yields in parametric space the contour of a ‘stabilitatskörper’ in which the solution is always stable.     

Rheology of plastic fats

Summary A plastic material is obtained by rapid cooling of a solution of glyceryl tristearate in paraffin oil. The fat crystals produced form a three-dimensional network structure, which is mainly responsible for the rheological properties of the material.The properties have been investigated by means of creep measurements at deformations not exceeding a few percent, and in a concentric cylinder viscometer at very low shear rates.Results of measurements are discussed in terms of the properties of the three-dimensional network of fat crystals.

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Zusammenfassung Eine plastische Substanz wird durch rasches Abkühlen einer Lösung von Glyceryltristearat in Paraffinöl erhalten. Es entstehen dabei zusammenhängende Fettkristalle, welche eine feste Struktur bilden. Die Theologischen Eigenschaften des Materials werden hauptsächlich durch diese vernetzte Struktur der festen Teilchen bestimmt.Die Messung der Eigenschaften erfolgte mittels Kriechversuchen bei sehr kleinen Deformationen und im Rotationsviskosimeter bei sehr niedrigem Geschwindigkeitsgefälle. Die Ergebnisse dieser Messungen werden an Hand von den Eigenschaften der vernetzten Struktur der Fettkristalle diskutiert.