Jökull


Jökull - 01.12.1977, Síða 87

Jökull - 01.12.1977, Síða 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)
Síða 1
Síða 2
Síða 3
Síða 4
Síða 5
Síða 6
Síða 7
Síða 8
Síða 9
Síða 10
Síða 11
Síða 12
Síða 13
Síða 14
Síða 15
Síða 16
Síða 17
Síða 18
Síða 19
Síða 20
Síða 21
Síða 22
Síða 23
Síða 24
Síða 25
Síða 26
Síða 27
Síða 28
Síða 29
Síða 30
Síða 31
Síða 32
Síða 33
Síða 34
Síða 35
Síða 36
Síða 37
Síða 38
Síða 39
Síða 40
Síða 41
Síða 42
Síða 43
Síða 44
Síða 45
Síða 46
Síða 47
Síða 48
Síða 49
Síða 50
Síða 51
Síða 52
Síða 53
Síða 54
Síða 55
Síða 56
Síða 57
Síða 58
Síða 59
Síða 60
Síða 61
Síða 62
Síða 63
Síða 64
Síða 65
Síða 66
Síða 67
Síða 68
Síða 69
Síða 70
Síða 71
Síða 72
Síða 73
Síða 74
Síða 75
Síða 76
Síða 77
Síða 78
Síða 79
Síða 80
Síða 81
Síða 82
Síða 83
Síða 84
Síða 85
Síða 86
Síða 87
Síða 88
Síða 89
Síða 90
Síða 91
Síða 92
Síða 93
Síða 94
Síða 95
Síða 96
Síða 97
Síða 98
Síða 99
Síða 100
Síða 101
Síða 102
Síða 103
Síða 104
Síða 105
Síða 106
Síða 107
Síða 108
Síða 109
Síða 110
Síða 111
Síða 112
Síða 113
Síða 114
Síða 115
Síða 116

x

Jökull

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.