Главная » Просмотр файлов » R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow

R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (798534), страница 92

Файл №798534 R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow) 92 страницаR. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (798534) страница 922019-09-19СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 92)

15.2). Here v . Mises' conception differsbasically from that of R . COURANT and K . O. FRIEDRICHS [21], p. 126, and others,who parallel contact discontinuities with shocks. For v . Mises the contact discon­tinuities of compressible flow are discontinuities across characteristics, satisfying thecondition (10), for which the variable itself undergoes an abrupt change; whereas ashock is strictly speaking not a phenomenon of inviscid nonconducting fluid flowtheory. (See Sees. 14.1, 14.2, 22.1, and 22.2.)Article 1039.

A system of this form is often called quasilinear (see also N o t e 27).40. Here, where η = k = 2, our results can be obtained in terms of the theory oftwo linear algebraic equations with two unknowns. An elegant presentation alongthese lines is given in SAUER, [7], p. 63 ff. T h e complete and symmetric compatibilityrelations (4a)-(4d) and (5) are new.41. This theorem, formulated in a mathematically more rigorous way, has beenproved by H .

L E W Y , " U b e r das Anfangswertproblem bei einer hyperbolischen nichtlinearen partiellen Differentialgleichung zweiter Ordnung mit zwei unabhangigenVeranderlichen", Math. Ann. 98 (1927), pp. 179-191. A proof is in COURANT-FRIEDRICHS [21], p.

48 ff. W e also refer the reader again to T . L E V I - C I V I T A [6], to F. TRICOMI,cit. N o t e 27, and t o R. SAUER [7].42. This reasoning, which at the same time provides a numerical method, goesback to J . M A S S A U , Memoiresur Vintegrationgraphiquedes equationsaux deriveespartielles, Gand: van Goethem, 1900 (reviewed in Enzykl. math. Wiss. II/3 (1915),p. 162, article by C. Runge and F. A . W i l l e r s ) , reprinted as Edition du Centenaire,Mons, 1952.43. W e have seen that Massau's method (see N o t e 42) fails if any cross line as­sumes characteristic direction. W e must, however, beware of the mistaken belief thatif this method encounters no obstacle—for what seems a sufficiently small mesh—it necessarily yields approximate knowledge of the desired solution.

In fact, considerthe system v (du/dx)= u (dv/dy),v (du/dy)= u (dv/dx),whose characteristicsare the straight =h45°-lines. I t admits the particular solution u= [1 + 2 ( x -f y )\~ ,ν = [1 -f 4:n/] , where υ —> «> on the hyperbola xy — — Y±. Along the noncharacteristicsegment from (0,0) to (2,0), say, this solution takes on the regular boundary valuesu = (1 + 2x )~ , ν = 1. Massau's method applied (for a chosen mesh) to the charac­teristic triangle (0,0), (2,0), ( 1 , - 1 ) does not encounter any difficulty (all cross linesmay be taken horizontal thus having nowhere characteristic direction) and leads towell-defined finite values which give no indication of the singularity in the exactsolution.

On the other hand, in a sufficiently close neighborhood of the segment (0,0),(0,2) (whose distance from the x-axis is less than 1 — Λ/3/2) the exact solution iseverywhere finite and Massau's method gives an approximation to it. (This examplewas communicated to H . Geiringer by M .

Schiffer.) W e do not wish to imply thatsuch a situation will arise in the fluid-dynamical case, though the converse has neverbeen demonstrated.22222_12x2l474NOTES A N D A D D E N D AArticle 1044. W e may wonder whether by imposing suitable restrictions on the coefficientsof the system (1) we could exclude cases such as the example in N o t e 43. T h e an­swer is negative, since for a nonlinear differential equation the singularities of solu­tions are not determined by singularities of the coefficients. F o r example, for the non­linear ordinary equation dy/dx = y , the general solution y — (a — x)~ has a poleat an arbitrary point χ = a, which can in no way be predicted from the coefficientsof the given equation.2l45.

I t is a frequent mistake t o assume that in the characteristic boundary-valueproblem a solution is guaranteed in a small neighborhood of AB and of AC. I t isguaranteed only in a neighborhood of the point A. (Counter-examples can be con­structed in various ways.) This can be understood intuitively from a comparisonof Figs. 45 and 46. I n F i g . 45 the whole row of points A'B'adjacent t o A Βis derived directly from the given data along AB. I n F g . 46, however, only the posi­tion of Ρ4 follows directly from the given data.

F o r all oxher points, say those adjacentto AB we need in addition t o the given data the derived values at P , etc., and hencea certain uniformity concerning these derived values. A correct mathematical ex­istence proof for this boundary-value problem is due t o H . L e w y , see N o t e 41, andCOURANT-HILBERT [2], where the problem is reduced to one of a system of ordinarydifferential equations.;}446. For the ' ' m i x e d ' ' boundary-value problem where we know compatible valuesof u and ν along the characteristic AC and one variable along ΑΑι , existence can beproved in the neighborhood of A only. I n relation t o these more general boundaryvalue problems see papers b y : H . BECKERT, " U b e r quasilineare hyperbolise heSysteme partieller Differentialgleichungen erster Ordnung mit zwei unabhangigenVariablen.

Das Anfangswertproblem, die gemischte Randwertaufgabe, das charakteristische P r o b l e m " , Ber. Verhandl.sdchs. Akad.Wiss.Leipzig,Math.-Naturw.KI.97 (1950), p. 68 ff.; W . H A A C K and G. H E L L W I G , " U b e r Systeme hyperbolischer Differ­entialgleichungen erster Ordnung. I " , Math. Z. 53 (1950), pp. 244-266; I I , ibid. p p .340-356; and R .

COURANT and P. L A X , " O n nonlinear partial differential equations forfunctions of t w o independent v a r i a b l e s " , Communs. Pure Appl. Math. 2 (1949), p p .255-273.47. Riemann developed this method in the paper quoted in N o t e 23 as a sort ofappendix t o the physical theory contained therein. H e considers an equation suchas (12.43) except that 2/(£ + η) is replaced by — m, a function of (£ + η). His methodis completely explained by means of this example. T h e first t o consider in detail thegeneral equation (11) was G. DARBOUX, in his Legons sur la theorie generate des sur­faces, 2nd ed., V o l . I I , P a r i s : Gauthier-Villars, 1915, p.

71 ff. (1st ed., 1888).48. Formula (17) is called Riemann's formula. Riemann's method has been gen­eralized b y various mathematicians, above all b y J . HADAMARD, cit. N o t e 1.24, whodeveloped an integration theory for the general second-order linear equation in nindependent variables. See the presentation in SAUER, [7], p.

194 ff.; cf. also BERG­MAN-SQUIFFER, [1], p. 365 ff., and the paper b y M . Riesz quoted in N o t e 1.24.49. Regarding the determination of the function Ω, Riemann adds: " T h e determi­nation of such a solution (our Ω ) is often made possible by the consideration of aparticular case . . . " . H . Weber, the editor of Riemann's works, explains this remarkas follows: Since the determination of Ω is independent of the particular boundaryvalues given for U, we may try t o find a particular solution U for conveniently chosenvalues of U and its derivatives on a conveniently chosen 6 ; then the Riemann formula(17) gives Ω. T h i s simple and v e r y suggestive idea is carried out for Riemann's equa­tion ( N o t e 47).50.

F o r examples of Riemann functions see Sec. 12. 4, and N o t e 111.22.CHAPTER475IIIArticle 1051. A t this stage, our point of view is that, if all variables are considered as func­tions of u,v, then x(u,v)by / ^ 0] u(x,y)and y(u,v)and v{x,y)must satisfy (22) if after inversion [guaranteedare to satisfy ( 1 ) . One does not obtain all solutions of (1)in this w a y : those for which j = 1/J vanishes are " l o s t " (see A r t . 18).

If the two tran­sitions, the one from the z,2/-plane to the w,^-plane and the reverse one are consideredseparately we see that j 9* 0 is the condition for the first, J ^ 0 that for the secondone. M o r e will be found in Arts. 17, 18, a n d 19.CHAPTER IIIArticle 111. See N o t e 1.13.2. A complete qualitative discussion of these flows has been given by G .

S. S.LUDFORD, " T h e classification of one-dimensional flows and the general shock prob­lem of a compressible, viscous, heat-conducting fluid", / . Aeronaut. Sci. 18 (1951),pp. 830-834. For the special case Ρ = % (cf. E q . (32)), the equations can be integratedexplicitly, see M . MORDUCHOW and P. A . L I B B Y , " O n a complete solution of the onedimensional flow equations of a viscous, heat-conducting, compressible g a s " , / .Aeronaut.

Sci. 16 (1949), pp. 674-684.3. G . I . T A Y L O R , " T h e conditions necessary for discontinuous motion in gases",Proc. Roy. Soc. A84 (1910), pp. 371-377. This paper appears in [20] and is essentiallyreproduced in V o l . I l l of [23] in the article by G .

I . T A Y L O R and J. W . MACCOLL, " T h emechanics of compressible fluids", pp. 209-250. T a y l o r also considered the case μ = 0,which had been previously discussed by W . J. M . R A N K I N E , " O n the thermodynamictheory of waves of finite longitudinal disturbance", Phil. Trans. Roy. Soc. London160 (1870), pp. 277-286. Similar results to T a y l o r ' s were obtained by LORD R A Y L E I G H ," A e r i a l plane waves of finite a m p l i t u d e " , Proc. Roy. Soc.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
10,77 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6417
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее