Jökull


Jökull - 01.12.1977, Blaðsíða 87

Jökull - 01.12.1977, Blaðsíða 87
which is positive up and small compared with the horizontal scale of undulation of ft. Using 2 as our reference surface, we approximate the flow pressure on 2 by p = pgh. z = 0. (4) Moreover, we approximate the kinematic condi- tion there by p(þdt h = — w, z = 0 (5) and since the third component of (1) implies that w = -Cðzp, (6) we can combine (5) and (6) in atP - aSzP = °> z = °- (7) where a = Cg/<f> is a characteristic fluid velocity for the porous solid. Condition (7) coupled with (4) represents a linearization of the free-surface condition. Ob- viously, because of (4) this procedure implies negative fluid pressures on 2 f°r negative values of h. There is, however, no objection to this consequence. In the case of the quasi-horizontal fluid sur- face, the basic mathematical problem thus con- sists in solving equation (3) with the conditions (4) and (7) on the surface 2 at z = 0 an(f with a given initial condition at t = 0. THE SOURCE-FREE CASE In a source-free case where f = 0, the homo- geneous equation (3) —V2p = 0, z^O (8) has to be solved with the boundary condition (7) combined with a given initial condition which because of (4) takes the form P = pgh0, t = 0, z = 0 (9) where h0 (S) is a given initial free-surface ampli- tude. The solution is obtained immediately by ob- serving that a pressure function of the form (10) satisfied the boundary condition (7) at all times. Consequently, by introducing the Dirichlet type Green’s function for the half-space z ^ 0 (Duff and Naylor, 1966, page 276) which gives the pressure p (P) in z > 0 for a pressure p0 (S) on 2, p (P) = (z/2tt) f (l/r3PU) p0 (U)dau, zSO(ll) where U = (x', y'), da^ = dx'dy' and rpu = t(x-x')2 + (y-y')2 + z2]%’ (12) and hence the solution to the present pro- blem is P (P.t) = [pg (z + at)/2ír] J(l/r3PUt) h0 (U) dan, 2 (13) where t ií 0, z ^ 0, and rput = f(x-x')2 + (y-y')2 + (z + at)2]1/2- (i4) The motion of the fluid surface is obtained by letting z = 0 in (13) and lience, h (S,t) = (at/2n) f (l/r3sut) h0 (U) da^, s (15) where t > 0 and rsut = Kx-x')2 + (y-y')2 + (at)2]1/2- (i6) FLOW FIELDS WITH SOURCES To select a relevant and important case of flow fields with sources, we will consider the following situation. Let the fluid at t = 0 be in static equilibrium and the fluid surface at t = 0 therefore coincide with 2- Consider a con- centrated sink of strength f0 at the point Q = (0,0,d) wliich at t = 0+ starts withdrawing fluid mass at a constant rate f0. In this case we have to solve —V2P = (—f0/C) 8 (P—Q) I (l) (17) where I (t) is the causal unit step function for which I (0) = 0. The boundary condition on 2 is again given by (7) and the initial condition is p = 0 at t = 0. To solve this problem we apply the method JÖKULL 27. ÁR 85 P = P (x+-z + at)
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92
Blaðsíða 93
Blaðsíða 94
Blaðsíða 95
Blaðsíða 96
Blaðsíða 97
Blaðsíða 98
Blaðsíða 99
Blaðsíða 100
Blaðsíða 101
Blaðsíða 102
Blaðsíða 103
Blaðsíða 104
Blaðsíða 105
Blaðsíða 106
Blaðsíða 107
Blaðsíða 108
Blaðsíða 109
Blaðsíða 110
Blaðsíða 111
Blaðsíða 112
Blaðsíða 113
Blaðsíða 114
Blaðsíða 115
Blaðsíða 116

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.