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

R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (798534), страница 93

Файл №798534 R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow) 93 страницаR. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow (798534) страница 932019-09-19СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 93)

A84 (1910), pp. 247-284, orScientific Papers, V o l . 5, London and N e w Y o r k : Cambridge University Press, 1912,pp. 573-610. As he (and later Becker, cit. N o t e 6) pointed out, the case μο = 0 is some­what irregular; it must be treated as a limit, see D .

GILBARG, " T h e existence andlimit behavior of the one-dimensional shock l a y e r " , Am. J. Math. 73, (1951), pp.256-274. See also M . J. LIGHTHILL, " V i s c o s i t y effects in sound waves of finite ampli­t u d e " , Surveys in Mechanics, London and N e w Y o r k : Cambridge University Press,1956, pp. 250-351.04.

T h e complete problem was first fully treated by R. v. M I S E S , " O n the thicknessof a steady shock w a v e " , J. Aeronaut. Sci. 17 (1950), pp. 551-555. For a discussion ofthe nonperfect gas see D . GILBARG, N o t e 3.5. L. PRANDTL ["Eine Beziehung zwischen Warmeaustausch und Stromungswiderstand der Flussigkeiten", Physik. Z. 11 (1910), pp. 1072-1078] used this ratio in ahydrodynamical analogue of a heat transfer problem.6.

R . BECKER, "Stosswelle und D e t o n a t i o n " , Z. Physik. 8 (1922), pp. 321-362[translation: Ν AC A Tech. Mem. 506 (1929)]. Becker also considered the cases μ = 0and k = 0, see N o t e 3.7. LORD R A Y L E I G H , "On the viscosity of argon as affected by temperature", Proc.Roy. Soc. 66 (1900), pp. 68-74, or Scientific Papers, Vol. 4, London and N e w Y o r k :Cambridge U n i v . Press, 1903, pp. 452-458.8.

R . A . M I L L I K A N , " U b e r den wahrscheinlichsten Wert des Reibungskoeffizientender L u f t " , Ann. Physik 41 (1913), pp. 759-766. Millikan obtains his result by fittingSutherland's formula in the kinetic theory of gases to experimental values for air:0476NOTESA N D ADDENDAArticle 11W . SUTHERLAND, " T h e viscosity of gases and molecular f o r c e s " , Phil.

Mag., Ser. 5,36 (1893), pp. 507-531. I t is now generally accepted that the constant 223.2 in E q .(43) should be replaced by one closer to 200 (see for example [37], Vol. 5, p. 1504.1-1),but this has no effect on the conclusions.9. Τ . H . L A B Y and E. A . NELSON, " T h e r m a l conductivity; gases and v a p o r s " ,International Critical Tables, V o l . 5, N e w Y o r k : M c G r a w - H i l l , 1929, pp. 213-217. T h eformula is accurate in the range —312°F to 415°F.10. This is Eucken's formula, see J . H .

JEANS, Kineticand N e w Y o r k : Cambridge Univ. Press, 1952, p. 190.Theory of Gases,London11. For all but quite weak shocks this thickness is of the same order of magnitudeas the mean free path. Becker, cit. N o t e 6, questioned whether in these circumstancesthe equations of continuum mechanics are applicable to the problem, and the beliefhas grown that only kinetic theory is capable of a correct account of the transition.However several authors, starting with L. H . THOMAS [ " N o t e on Becker's theory ofthe shock f r o n t " , J. Chem. Phys. 12 (1944), pp.

449-453], have emphasized the con­siderable increase in thickness resulting from more realistic assumptions such astemperature dependence of viscosity and thermal conductivity. For a critical dis­cussion and bibliography of the controversy see D . GILBARG and D . PAOLUCCI, " T h estructure of shock waves in the continuum theory of fluids", / . Rational Mech. Anal.2 (1953), pp.

617-642. These authors also investigate the effect of other viscosity as­sumptions than that of Navier-Stokes, E q . ( 6 ) .Article 1212. As was pointed out in N o t e 1.8, a distinction is made between the terms " i d e a l "and " p e r f e c t " . In this article we are primarily concerned with an ideal perfect gas inisentropic motion.

However the discussion is carried through for a general idealelastic fluid, with the polytropic case for illustration.13. For a general survey and useful bibliography of one-dimensional nonsteadyflow, see O. ZALDASTANI, " T h e one-dimensional isentropic fluid flow", Advances inAppL Mech. 3 (1953), pp. 21-59.14. T h e variable ν was introduced by B . R I E M A N N , cit N o t e 11.23, who used theso-called Riemann invariants r = (v + u)/2 = ξ/2 and s — (v — u)/2 = η/2 in placeof u and v. Here £ and η are the characteristic variables of Sec. 12.4, cf.

E q . (10.6).R. LIPSCHITZ ["Beitrag zu der Theorie der Bewegung einer elastischen Flussigkeit",J. reine angew. Math. 100 (1887), pp. 89-120] extended Riemann's discussion, in par­ticular to the case when gravity force acts.15. I t was in discussing Eq. (27') that Riemann developed his theory of integrationof hyperbolic differential equations, see N o t e 11.47.16.

T h e general (p,p)-relationleading to an equation of the type (34) has beengiven by R. SAUER, "Elementare Losungen der Wellengleichung isentropischer Gasstromungen", Z. angew. Math. Mech. 31 (1951), pp. 339-343.17. Equation (34) is a special case of what is now called the Euler-Poisson-Darbouxequation: G. DARBOUX, cit. N o t e 11.47, pp. 54-70. See also L. E U L E R , "Institutionescalculi integralis", Opera Omnia, Ser. 1, Vol. 13, Leipzig and Berlin: Teubner, 1914,pp.

212-230; and S. D . POISSON, " M o m o i r e sur l'intogration des Equations linoairesaux differences partielles", J. ecole polytech. Ser. 1, 19 (1823), pp. 215-248. Recentmathematical interest in the equation and its generalization has been stimulatedmainly by the work of A . W E I N S T E I N , see for example " O n the wave equation and theequation of Euler-Poisson", Proc. Symp. Appl. Math. (A.M.S.)5 (1954), p. 137-147.18.

For either quotient these values are κ = (2N + 3)/(2iV + 1) where Ν is anyinteger. In particular Ν = 1 gives κ = % which is the value of y for a monatomicSas. T h e o r r e s p o n d i n g values of n are then: n = 1 for z = U or pt, n = —1 for VnCHAPTER477IIIArticle 12or χ — ut, η = 2 for ψ, and η = —2 for I. Thus, the physically most interesting casesof monatomic and diatomic gases correspond to mathematically simple equations(34).19.

Equations (37) and (38) give Euler's solution of E q . (34), see N o t e 17. In amore compact notation the equations may be written:z = i^+t ( - -(37)dv/\V(38)Z n(—),)n= (I l Y\v dv/\VZ , = (-l)»zo/(2n -χ» = ( - 1 ) - W ( 2 ml h \\ ν /1l)(2n -3) · • · 1,j- 3) (2m -5) · · · 1.T h e second of these is due to A . E. LOVE and F.

B. PIDDUCK, "Lagrange's ballisticp r o b l e m " , Phil. Trans. Roy. Soc. London, A222 (1922), pp. 167-226. T h e first followsfrom it by a correspondence due to G . DARBOUX, cit. N o t e 17.20. R . v. M I S E S , "One-dimensional adiabatic flow of an inviscidfluid",NAVORDRept. 1719 (1951). T h e basic idea is contained in L. EULER, cit. N o t e 17. Integralrepresentations have been used by Ε . T . COPSON ["On sound waves of finite ampli­t u d e " , Proc.

Roy. Soc. A 2 1 6 (1953), pp. 539-547] and A . G . M A C K I E ["Contour in­tegral solutions of a class of differential equations", J. Rational Mech. Anal. 4 (1955),pp. 733-750].21. T h e solutions (37) and (38) may also be written in terms of the characteristicvariables ξ and η. Thus (see N o t e 19) with Z = ( - l ) » 2 / 2 » ( 2 n - l ) ( 2 n - 3) · · · 1 =Q+G(v),n'--ft + ^( 3 7 )^Also, with Zo = (-\) ~ 2 z /(2mm(0we fi d after some reductionjlmf-Qt+3)(2m -θ Γ " ft + τ;)-Z n^1+^ c F + ^ J -+5) · · · 1 =d^(ξV++G( ),vv) 'mThese formulas are due to G . DARBOUX, cit.

N o t e 17.22. M o r e generally Eq. (34) reads in characteristic form:dZ2nnΒ&η~~ίθΖηξ +η\θξθζΛ_θη )~φT h e Riemann function is thenΩ=( τ ^ Υ πι +«,ί;=(τχ^Υ\ξ\£ + ν /™ + ™>+ ν /where σ = (ξ — ξι)(η — ηι)/(ξ+ η)(ξι + ηι), F is the hypergeometric function andP the Legendre function; for η = —2 we recapture (46). This result was obtained byB. R I E M A N N , cit. N o t e 11.23. Riemann also discussed the case κ = 1 (isothermal:p/p = c , constant) for which (43) is replaced byn2dV2Θξθη+(dVk[—\θξT h e Riemann function in this case isdV\+ — ) = 0;θη J,k =1- .4c478NOTES A N DADDENDAArticle 12Ω = e ^ >V (2k\/7v),kwhere τ = £ — £1 , ? =+0— νι , and I is the Bessel function (of imaginary argument)0of order zero. T h e precise relation between these two Riemann functions is given inG.

S. S. LUDFORD, " T w o topics in one-dimensional gas d y n a m i c s " , Studies inmatics and MechanicsPresentedto Richardvon Mises,Mathe­N e w Y o r k : Academic Press,1954, pp. 184-191. This paper also gives other examples. T h e Riemann function forthe "telegraphist's e q u a t i o n " ([2], p. 316):&u+u = 0,can be obtained by noticing that forw = e ' ^ + ^ V i t reduces to one of the above kindwith k — i. Hence we findΩ =Λ(2\/(£ -ϋι)(η -m)),where Jo is the Bessel function of order zero.23. R. v . M I S E S , cit. N o t e 20.

Numerical and graphical methods analogous tothose presented at the end of Sec. 16.7 have been given (respectively) by F. SCHULTZGRUNOW, "Nichtstationare eindimensionale Gasbewegung", Forsch. GebieteIngenieurwesens 13 (1942), pp. 125-134, and R. SAUER, "Characteristikenverfahren fur dieeindimensionale instationare Gasstromung", Ing.-Arch.13 (1942), pp.

78-89.24. W i t h suitable interpretation, Riemann's formula (10.17) still applies to suchcases as this, see G. S. S. LUDFORD, " O n an extension of Riemann's method of integra­tion with applications to one-dimensional gas d y n a m i c s " , Proc. CambridgePhil.Soc. 48 (1952), pp. 499-510, or "Riemann's method of integration: Its extensions withan application", Collectanea Math., 6 (1953), pp. 293-323.25.

Характеристики

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

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный 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
6367
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее