On axisymmetric Stokes flow past a finite circular pipe

The axisymmetric streaming Stokes flow past a hollow boundary of arc cross-section leads to a mixed boundary value problem that has only been solved for a hollow sphere with equal caps removed. Here a finite circular cylinder is considered and the solution is obtained via dual integral equations, involving modified Bessel functions, arising from Fourier transforms. Numerical values for the flux and drag are obtained, with particular interest accruing to the case of small pipelength for comparison with the spherical hollow boundary.

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Zusammenfassung Die axisymmetrische Stokes-Strömung um (und durch) eine hohle Begrenzung mit bogenförmigem Querschnitt führt auf eine Randwertaufgabe vom gemischten Typus, welche bis jetzt nur für eine Hohlkugel (mit zwei identischen Kugelkappen entfernt) gelöst wurde. Hier wird ein endlicher Kreiszylinder behandelt und die Lösung wird mit Hilfe von dualen Integralgleichungen erhalten; diese enthalten modifizierte Besselfunktionen, die sich durch Fourier-Transformationen ergeben. Numerische Ergebnisse werden für den Fluss und den Widerstand angegeben, wobei das sehr kurze Rohr besonders interessant ist für den Vergleich mit dem Fall der Hohlkugel.