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✹✳✹✳✸ ❖t❤❡r s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✺✷ ✺ ❈♦♥❝❧✉s✐♦♥s ✺✻ ❇✐❜❧✐♦❣r❛✜❛ ✺✾

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❈❤❛♣t❡r ✶ ■♥tr♦❞✉❝t✐♦♥

❋❧✉✐❞✲str✉❝t✉r❡ ✐♥t❡r❛❝t✐♦♥s ❛r❡ ❝♦♠♠♦♥♣❧❛❝❡ ✐♥ ♥❛t✉r❡✳ ❙✇✐♠♠✐♥❣ ✜s❤ ❛♥❞ s❡✈❡r❛❧ ♠✐❝r♦✲♦r❣❛♥✐s♠ ❜❛s❡ t❤❡✐r ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ♦♥ ❝♦♠♣❧❡① ✐♥t❡r❛❝t✐♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡✐r ❞❡❢♦r♠❛❜❧❡ ❜♦❞✐❡s ❛♥❞ t❤❡ s✉rr♦✉♥❞✐♥❣ ✢✉✐❞✳ ❖t❤❡r ❧✐✈✐♥❣ ❜❡✐♥❣✱ ❞❡s♣✐t❡ ♥♦t ❤❛✈✐♥❣ ❛❝t✐✈❡ ♠❡❝❤✲ ❛♥✐s♠ ♦❢ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥✱ t❛❦❡ ❛❞✈❛♥t❛❣❡ ♦❢ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ♠♦✈✐♥❣ ♣❛ss✐✈❡❧② ✐♥ t❤❡ ✢♦✇ t♦ ✐♥❝r❡❛s❡ t❤❡✐r ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡ ❛♥❞ t♦ ❞❡❝r❡❛s❡ t❤❡ ❡♥❡r❣② ♥❡❡❞❡❞ t♦ ♠♦✈❡✳ ❚❤✐s ✐♥t❡r❡st✐♥❣ ❢❡❛t✉r❡ ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ ✐♥ t❤❡ ❜✐r❞s✬ ❢❡❛t❤❡rs t❤❛t✱ ❛❝t✐♥❣ ♦♥ t❤❡ ✢♦✇✱ ♣r♦❞✉❝❡ ❛♥ ❛♠❡❧✐♦r❛t✐♦♥ ♦❢ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡✳ ❋✐❣✉r❡ ✶✳✶✿ ❋✐❧❛♠❡♥t ✐♠♠❡rs❡❞ ✐♥ ❛ s♦❛♣ ✜❧♠✿ ✭❛✮ str❡t❝❤❡❞ st❛t❡✳ ✭❜✮ ✢❛♣♣✐♥❣ st❛t❡✳ ✭❝✮ ✢❛♣♣✐♥❣ ✜❧❛♠❡♥t ❛t s❡✈❡r❛❧ t✐♠❡ ♣♦✐♥ts ❛❧♦♥❣ ✐ts ✢❛♣♣✐♥❣ ❝②❝❧❡✳✭❞✮❚❤❡ s❛♠❡ ✜❧❛♠❡♥t ❛t ❤✐❣❤❡r ✢♦✇ s♣❡❡❞✱ s❤♦✇✐♥❣ ❛♣❡r✐♦❞✐❝ ✢❛♣♣✐♥❣✳ ❇✐♦♠✐♠❡t✐❝s ✐s t❤❡ ❜r❛♥❝❤ ♦❢ s❝✐❡♥❝❡ t❤❛t st✉❞✐❡s t❤❡ ❧✐✈✐♥❣ ❜❡✐♥❣s ✐♥ ♥❛t✉r❡ ❛s s♦✉r❝❡ ♦❢ ✐♥s♣✐r❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ✐♠♣r♦✈❡♠❡♥t ♦❢ ❤✉♠❛♥ t❡❝❤♥♦❧♦❣✐❡s✳ ▼❡❝❤❛♥✐s♠s ❜❛s❡❞ ♦♥ t❤❡ ✐♥t❡r❛❝t✐♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ ✢❡①✐❜❧❡ ❜♦❞✐❡s ❛♥❞ ✢✉✐❞ ✢♦✇ ❛r❡ ✐♥❝r❡❛s✲ ✐♥❣ t❤❡✐r ✐♠♣♦rt❛♥❝❡ ✐♥ ❡♥❣✐♥❡❡r✐♥❣ ❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥s ❛♥❞ s❡✈❡r❛❧ r❡s❡❛r❝❤❡rs ❢♦❝✉s❡❞ t❤❡✐r ❛tt❡♥t✐♦♥ ♦♥ t❤❡s❡ ♣r♦❜❧❡♠s✳ ❖♥ ♦♥❡ ❤❛♥❞✱ t❤❡ ❦♥♦✇❧❡❞❣❡ ♦❢ t❤❡ ♣❤②s✐❝❛❧ ♠❡❝❤❛♥✐s♠s

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ν ✱ ✐s t❤❡ ♠❛✐♥ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ♣❛r❛♠❡t❡r ❛♥❞ ✐♥ ❝♦rr❡s♣♦♥❞❡♥❝❡

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  • Re < 49✿ ❛t Re ❜❡❧♦✇ ❛r♦✉♥❞ ✹✾✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✶✳✷✱ t❤❡ ✇❛❦❡ ❝♦♠♣r✐s❡s ❛

st❡❛❞② r❡❝✐r❝✉❧❛t✐♦♥ r❡❣✐♦♥ ♦❢ t✇♦ s②♠♠❡tr✐❝❛❧❧② ♣❧❛❝❡❞ ✈♦rt✐❝❡s ♦♥ ❡❛❝❤ s✐❞❡ ♦❢ t❤❡ ✇❛❦❡ ✇❤♦s❡ ❧❡♥❣t❤ ❣r♦✇s ❛s t❤❡ ❘❡②♥♦❧❞s ♥✉♠❜❡r ✐♥❝r❡❛s❡s✳ ❋✐❣✉r❡ ✶✳✷✿ ❙t❡❛❞② ✇❛❦❡ ❜❡❤✐♥❞ ❛ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛t ❧♦✇ Re.

  • 49 < Re < 190✿ ❚❤❡ r❡❝✐r❝✉❧❛t✐♦♥ r❡❣✐♦♥ ❞❡✈❡❧♦♣s ✐♥st❛❜✐❧✐t✐❡s ✇❤♦s❡ str❡♥❣t❤

❛♥❞ ❛♠♣❧✐✜❝❛t✐♦♥ ❣r♦✇ ✇✐t❤ Re✳ ❚❤❡r❡ ✐s t❤❡ ♠❛♥✐❢❡st❛t✐♦♥ ♦❢ ❛ r❡♣❡❛t✐♥❣ ♣❛tt❡r♥ ♦❢ s✇✐r❧✐♥❣ ✈♦rt✐❝❡s ✭❱♦♥ ❑❛r♠❛♥ str❡❡t✮ ❝❛✉s❡❞ ❜② t❤❡ ✉♥st❡❛❞② s❡♣❛r❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✢♦✇ ❛r♦✉♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ❚❤❡ ✇❛❦❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ❛r❡ ♣✉r❡❧② ♣❡r✐♦❞✐❝ ♦✈❡r t❤❡ t❤✐s r❛♥❣❡ ❛♥❞ ❝❛✉s❡ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢♦r❝❡s ♦✈❡r t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳

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SLIDE 9

✶✳✶ ❘❡✈✐❡✇ ♦❢ ❱♦rt❡① ❉②♥❛♠✐❝s ✐♥ ❛ ❈②❧✐♥❞❡r ❲❛❦❡ ✸ ❋✐❣✉r❡ ✶✳✸✿ ❯♥st❡❛❞② ✇❛❦❡ ❜❡❤✐♥❞ ❛ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛❢t❡r t❤❡ ✜rst ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥✳

  • 190 < Re < 260✿ ❚❤✐s r❡❣✐♠❡ ✐s ❛ss♦❝✐❛t❡❞ ✇✐t❤ t✇♦ ❞✐s❝♦♥t✐♥✉♦✉s ❝❤❛♥❣❡s ✐♥

t❤❡ ✇❛❦❡ ❢♦r♠❛t✐♦♥ ❛s Re ✐s ✐♥❝r❡❛s❡❞✳ ❚❤❡ ✢♦✇ ❜❡❝♦♠❡s t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❛♥❞ t✇♦ ❞✐✛❡r❡♥t s❤❡❞❞✐♥❣ ♠♦❞❡s ♦❝❝✉rs✱ ♥❛♠❡❧② ♠♦❞❡ ❆ ❛♥❞ ♠♦❞❡ ❇✳ ❚❤❡ ♠♦❞❡ ❆ ✐♥st❛❜✐❧✐t② ✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✶✳✹✱ ✐s ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡❞ ❜② t❤❡ ❢♦r♠❛t✐♦♥ ♦❢ ♣r✐♠❛r② ✈♦rt❡① ❧♦♦♣ t❤❛t ❜❡❝♦♠❡s str❡t❝❤❡❞ ✐♥t♦ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt❡① ♣❛✐rs ♦❢ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ ❛❜♦✉t λ

D ≈ 4 ✐♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✳

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❋✐❣✉r❡ ✶✳✹✿ ❲❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❢♦r ❛ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛t Re = 200✿ ✐s♦✲ s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐✈❡✭❣r❡❡♥✮ ❛♥❞ ♥❡❣❛t✐✈❡ ✭②❡❧❧♦✇✮ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt✐❝✐t②❀ ✐♥ ❞❛r❦ ❣r❡❡♥ ❛♥❞ ❧✐❣❤t ❜❧✉❡ ✐s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♥❡❣❛t✐✈❡ ❛♥❞ ♣♦s✐t✐✈❡ s♣❛♥✇✐s❡ ✈♦rt✐❝✐t② ❛r❡ s❤♦✇♥✳

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✶✳✶ ❘❡✈✐❡✇ ♦❢ ❱♦rt❡① ❉②♥❛♠✐❝s ✐♥ ❛ ❈②❧✐♥❞❡r ❲❛❦❡ ✹ ❚❤❡ ♠♦❞❡ ❇ ❝❤❛♥❣❡s t❤❡ s❤❛♣❡ ♦❢ t❤❡ ✇❛❦❡ ❛♥❞ ♣r❡s❡♥ts ❛ ✜♥❡r s❝❛❧❡ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt❡① ♣❛✐rs ♦❢ s♣❛♥✇✐s❡ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ ♦❢ ❛❜♦✉t λ

D ≈ 1 ✭s❡❡ ✜❣✉r❡ ✶✳✺✮✳

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❋✐❣✉r❡ ✶✳✺✿ ❲❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❢♦r ❛ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛t Re = 270✿ ✐s♦✲ s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐✈❡✭❣r❡❡♥✮ ❛♥❞ ♥❡❣❛t✐✈❡ ✭②❡❧❧♦✇✮ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt✐❝✐t②❀ ✐♥ ❞❛r❦ ❣r❡❡♥ ❛♥❞ ❧✐❣❤t ❜❧✉❡ ✐s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♥❡❣❛t✐✈❡ ❛♥❞ ♣♦s✐t✐✈❡ s♣❛♥✇✐s❡ ✈♦rt✐❝✐t② ❛r❡ s❤♦✇♥✳ ❆❢t❡r Re = 260 t❤❡r❡ ✐s ❛♥ ✐♥❝r❡❛s❡ ✐♥ ❞✐s♦r❞❡r ❛♥❞ t❤❡ ✢♦✇ ❜❡❣✐♥s t♦ ❜❡❝♦♠❡ t✉r❜✉❧❡♥t✳ ❙❡✈❡r ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ❛♥❞ ❝❤❛♥❣❡s ✐♥ t❤❡ ✇❛❦❡ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐❞❡r ♦❝❝✉r ❛♥❞ s♦♠❡ ♦❢ t❤❡s❡ ❛r❡ ♥♦t ❢✉❧❧② ✉♥❞❡rst♦♦❞✳ ❚❤❡✐r ❞❡s❝r✐♣t✐♦♥ ✐s ❜❡②♦♥❞ t❤❡ s❝♦♣❡ ♦❢ t❤✐s ✇♦r❦ ❛♥❞ ♠♦r❡ ✐♥❢♦r♠❛t✐♦♥ ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ ✐♥ ❬✹❪✳

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✶✳✷ ❈❛s❡ ♦❢ ❙t✉❞② ✺

✶✳✷ ❈❛s❡ ♦❢ ❙t✉❞②

❋✐❣✉r❡ ✶✳✻✿ ❈②❧✐♥❞❡r ❡q✉✐♣♣❡❞ ✇✐t❤ ✢❡①✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ♣r❡s❡♥t ✇♦r❦ ❤❛s t❤❡ ❛✐♠ t♦ s✐♠✉❧❛t❡ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝ ♦❢ ✢❡①✐❜❧❡✱ ✐♥❡①t❡♥s✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❝❧❛♠♣❡❞ ✐♥ t❤❡ r❡❛r ♦❢ ❛ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛♥❞ ❛♥❛❧②s❡ t❤❡ ❡✛❡❝t t❤❛t t❤❡✐r ♣r❡s❡♥❝❡ ❤❛✈❡ ✐♥ t❤❡ ✢♦✇❀ ❛ s❦❡t❝❤ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t ✐s ♣r♦♣♦s❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✶✳✻✳ ❚❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞ ❛r❡ ❉◆❙ ✭❞✐r❡❝t ♥✉♠❡r✐❝❛❧ s✐♠✉❧❛t✐♦♥✮ ❛♥❞ t❤❡ ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ♦❢ t❤❡ ✢♦✇ ❛r❡ s♦❧✈❡❞ ❞✐r❡❝t❧② ✇✐t❤♦✉t ❛♥② ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ♦❢ s♠❛❧❧❡r s❝❛❧❡s✳ ❆❧❧ t❤❡ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ❝❛❧❝✉❧❛t✐♦♥s ❛r❡ ♣❡r❢♦r♠ ❜❡②♦♥❞ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐t② t❤r❡s❤♦❧❞ ✭Re = 190✮ s✉❝❤ t❤❛t t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ ❡①♣♦s❡❞ t♦ ❛ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ✢♦✇ ✜❡❧❞ ❛♥❞ t❤❡② ❛r❡ ❢r❡❡ t♦ ♠♦✈❡ ✐♥ ❛♥② s♣❛❝❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✳ ❉✐✛❡r❡♥t ♥✉♠❜❡r ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡✐r ❧❡♥❣t❤ ✇✐❧❧ ❜❡ t❡st❡❞ ❛♥❞ t❤❡ ❛❡r♦✲ ❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ❜♦❞② ✇✐❧❧ ❜❡ ♠❡❛s✉r❡❞ ❛♥❞ ❝♦♠♣❛r❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s✳

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SLIDE 12

❈❤❛♣t❡r ✷ ◆✉♠❡r✐❝❛❧ ▼❡t❤♦❞

✷✳✶ ❚❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❊q✉❛t✐♦♥s

❚❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s✱ ♥❛♠❡❞ ✐♥ ❤♦♥♦r ♦❢ ❈❧❛✉❞❡✲▲♦✉✐s ◆❛✈✐❡r ✭✶✼✽✺✲✶✽✸✻✮ ❛♥❞

  • ❡♦r❣❡ ●❛❜r✐❡❧ ❙t♦❦❡s ✭✶✽✶✾✲✶✾✵✸✮✱ ❞❡s❝r✐❜❡s t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ ✢✉✐❞s ❢r♦♠ ❛ ♠❛❝r♦s❝♦♣✐❝

♣♦✐♥t ♦❢ ✈✐❡✇✱ ❛ss✉♠✐♥❣ t❤❛t t❤❡ ✢✉✐❞ ❝❛♥ ❜❡ tr❡❛t❡❞ ❛s ❛ ❝♦♥t✐♥✉✉♠ ✭✐t ✐s ✐♥✜♥✐t❡❧② ❞✐✈✐s✐❜❧❡ ❛♥❞ ✐t ✐s ♥♦t ❝♦♠♣♦s❡❞ ♦❢ ❞✐s❝r❡t❡ ❡❧❡♠❡♥ts ❛s ❛t♦♠s ♦r ♠♦❧❡❝✉❧❡s✮✳ ❚❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s✱ ✐♥ t❤❡✐r ♠♦st ❝♦♠♣❧❡t❡ ❢♦r♠✱ ❛r❡ ♥♦♥❧✐♥❡❛r✱ ❝♦✉♣❧❡❞ ♣❛rt✐❛❧ ❞✐✛❡r❡♥✲ t✐❛❧ ❡q✉❛t✐♦♥s ❛♥❞ t❤❡✐r ❛♥❛❧②t✐❝❛❧ r❡s♦❧✉t✐♦♥ ✐s ♦❢t❡♥ ❝♦♠♣❧❡① ♦r ♥♦t ♣♦ss✐❜❧❡✳ ❖♥❧② ✐♥ ❢❡✇ ♣❛rt✐❝✉❧❛r ❝❛s❡s✱ ✐♥✈♦❧✈✐♥❣ s✐♠♣❧❡ ❣❡♦♠❡tr✐❡s ❛♥❞ s♣❡❝✐❛❧ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s✱ ❛♥ ❛♥❛❧②t✐❝❛❧ s♦❧✉t✐♦♥ ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞✳ ❚❤❡s❡ ✢♦✇s ❛r❡ ✐♠♣♦rt❛♥t t♦ st✉❞② t❤❡ ❢✉♥❞❛♠❡♥t❛❧s ♦❢ ✢✉✐❞ ♠❡❝❤❛♥✐❝s ❜✉t t❤❡✐r ♣r❛❝t✐❝❛❧ r❡❧❡✈❛♥❝❡ ✐♥ ❡♥❣✐♥❡❡r✐♥❣ ❛♥❞ s❝✐❡♥t✐✜❝ ❛♣♣❧✐❝❛✲ t✐♦♥s ✐s ❧✐♠✐t❡❞✳ ❚❤✉s✱ ❛ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ❛♣♣r♦❛❝❤ ✐s ♥❡❡❞❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ s♦❧✈❡ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ♦✉t ♦❢ t❤♦s❡ ♣❛rt✐❝✉❧❛r s✐t✉❛t✐♦♥s✳ ❚❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ❛r✐s❡ ❢r♦♠ t❤❡ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ♦❢ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❛♥❞ ♠❛ss ❢♦r ❛♥ ❛r❜✐tr❛r② ♣♦rt✐♦♥ ♦❢ ✢✉✐❞ Ω ♦❢ s✉r❢❛❝❡ S✿ ∂ ∂t

ρu dΩ +

  • S

ρuu · n dS =

  • S

ρT · n dS +

ρf dΩ , ✭✷✳✶✮ ∂ ∂t

ρ dΩ +

  • S

ρu · n dS = , ✭✷✳✷✮ ✇❤❡r❡ u ✐s t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ✈❡❝t♦r✱f r❡♣r❡s❡♥ts ❢♦r❝❡s ♣❡r ✉♥✐t ♦❢ ✈♦❧✉♠❡✱ s✉❝❤ ❛s ❣r❛✈✐t②✱ t❤❛t ♠❛② ❜❡ ❛♣♣❧✐❡❞ ❛t t❤❡ ✢✉✐❞✱ T ✐s t❤❡ str❡ss t❡♥s♦r ❛❝t✐♥❣ ♦♥ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ ♦❢ t❤❡ ✢✉✐❞ ✈♦❧✉♠❡✱ n ✐s t❤❡ ✉♥✐t ✈❡❝t♦r ♥♦r♠❛❧ t♦ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ S ❛♥❞ t ✐s t❤❡ t✐♠❡✳ ❚❤❡ str❡ss t❡♥s♦r T ❤❛s ✐ts ♦✇♥ str✉❝t✉r❡ ✐♥ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ t②♣❡ ♦❢ ✢✉✐❞ ❝♦♥s✐❞❡r❡❞✳ ❆ s✐♠♣❧✐✜❝❛t✐♦♥ ♦❢ r❡s✉❧t✐♥❣ ✢♦✇ ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ✐s ♦❜t❛✐♥❡❞ ✐♥tr♦❞✉❝✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛ss✉♠♣t✐♦♥✿

  • ■♥❝♦♠♣r❡ss✐❜✐❧✐t②
  • ■s♦t❤❡r♠❛❧ ✢♦✇
  • ◆❡✇t♦♥✐❛♥ ✢✉✐❞
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SLIDE 13

✷✳✶ ❚❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❊q✉❛t✐♦♥s ✼ ❚❤❡ ✜rst t✇♦ ❛ss✉♠♣t✐♦♥s ❧❡❛❞ t♦ ❝♦♥s✐❞❡r ❛s ❝♦♥st❛♥t t❤❡ ✢✉✐❞ ❞❡♥s✐t② ρ ❛♥❞ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝ ✈✐s❝♦s✐t② µ✱ t❤❛t✱ ✐♥ ❣❡♥❡r❛❧✱ ♠❛② ✈❛r② ✇✐t❤ s♣❛❝❡✱ t✐♠❡ ❛♥❞ t❡♠♣❡r❛t✉r❡✳ ❚❤❡s❡ s✐♠♣❧✐✜❝❛t✐♦♥s r✉❧❡ ♦✉t t❤❡ s♦❧✈❛❜✐❧✐t② ♦❢ ❤✐❣❤ s♣❡❡❞ ✢♦✇s ✭Ma > 0.3✮✱ ✇❤❡r❡ t❤❡ ❡✛❡❝t ♦❢ ❝♦♠♣r❡ss✐❜✐❧✐t② ❝❛♥♥♦t ❜❡ ♥❡❣❧❡❝t❡❞✱ ❜✉t s✐♠♣❧✐❢② t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ ❛ ❧❛r❣❡ ♣❛rt ♦❢ ♣r♦❜❧❡♠s ✐♥ ✇❤✐❝❤ t❤❡s❡ ♣r♦♣r✐❡t✐❡s ❝❛♥ ❜❡ ❝♦♥s✐❞❡r❡❞ ❝♦♥st❛♥t✳ ❚❤❡ t❤✐r❞ ❛ss✉♠♣t✐♦♥ s♣❡❝✐❢② t❤❡ t②♣❡ ♦❢ ✢✉✐❞ ❛♥❞ ❞❡✜♥❡s t❤❡ str✉❝t✉r❡ ♦❢ t❤❡ str❡ss t❡♥s♦r T t❤❛t✱ ✐♥ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡✱ ❜❡❝♦♠❡s✿ Tij = −pδij + µ(∂ui ∂xj + ∂uj ∂xi ) , ✭✷✳✸✮ ❤❡r❡ xi st❛♥❞s ❢♦r t❤❡ i✲th ❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ t❤❡ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ ✈❡❝t♦r✱ p ✐s t❤❡ ♣r❡ss✉r❡ ❛♥❞ δij ✐s t❤❡ ❑r♦♥❡❝❦❡r ❞❡❧t❛✳ ❚❤❡ str❡ss t❡♥s♦r ✐s t❤❡r❡❢♦r❡ ❝♦♠♣♦s❡❞ ❜② t✇♦ ♣❛rt ❛❝t✐♥❣ t♦❣❡t❤❡r ♦♥ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ ♦❢ t❤❡ ✢✉✐❞ ✈♦❧✉♠❡✿ t❤❡ ✜rst ♦♥❡ ✐s r❡❧❛t❡❞ t♦ t❤❡ ♣r❡ss✉r❡ ❛♥❞ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ♦♥❡ t❛❦❡s ✐♥t♦ ❛❝❝♦✉♥t t❤❡ ✈✐s❝♦✉s str❡ss❡s ❝♦♥tr✐❜✉t✐♦♥✳ ❯s✐♥❣ t❤❡s❡ ❤②♣♦t❤❡s✐s✱ t❤❡ ❣❡♥❡r❛❧ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥s ❢♦r t❤❡ i✲th ❝❛rt❡s✐❛♥ ❝♦♠♣♦♥❡♥t s✐♠♣❧✐❢② ✐♥✿ ∂ ∂t

ρu dΩ +

  • S

ρuiu · n dS =

  • S

ti · n dS +

ρfi dΩ , ✭✷✳✹✮

  • S

u · n dS = , ✭✷✳✺✮ ✇❤❡r❡ ti ✐s ❣✐✈❡♥ ❜②✿ ti = −pei + µ(∂ui ∂xj + ∂uj ∂xi )ej , ✭✷✳✻✮ ✇❤✐❧❡ ei ✐♥❞✐❝❛t❡s t❤❡ ✉♥✐t ✈❡❝t♦r ✐♥ t❤❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ xi✳ ❆♣♣❧②✐♥❣ t♦ s✉r❢❛❝❡ ✐♥t❡❣r❛❧s t❤❡ ●❛✉ss✬s ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡ t❤❡♦r❡♠ ❛♥❞ ❛❢t❡r s♦♠❡ ♠❛✲ ♥✐♣✉❧❛t✐♦♥s✱ ✐t ✐s ♣♦ss✐❜❧❡ t♦ ♦❜t❛✐♥ t❤❡ ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ✐♥ ❛ ❞✐✛❡r❡♥t✐❛❧ ❢♦r♠✳ ❚❤❡ r❡s✉❧t ❛r❡ t❤❡ ◆❛✈✐❡r✲st♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s✿ ∂u ∂t + u · ∇u = −∇p + ν∇2u + f ✭✷✳✼✮ ∇ · u = ✭✷✳✽✮ ❇♦t❤ t❤❡ ❡①♣r❡ss✐♦♥s ❢♦r ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥s ❛r❡ ✈❛❧✐❞✳ ❚❤❡ ✉s❡ ♦❢ t❤❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ❢♦r♠✉❧❛t✐♦♥ ✐s ✉s❡❢✉❧ ✇❤❡♥ ❞❡❛❧✐♥❣ ✇✐t❤ ✜♥✐t❡ ✈♦❧✉♠❡ ♠❡t❤♦❞ ✇❤✐❝❤ ✇✐❧❧ ❜❡ ♣r❡s❡♥t❡❞ ✐♥ t❤❡ s❡❝t✐♦♥ ✶✳✷ ✳

✷✳✶✳✶ ◆♦♥✲❉✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❊q✉❛t✐♦♥s

◆♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❛t✐♦♥ ✐s ❛ ❝♦♠♠♦♥ ♣r❛❝t✐❝❡ ✐♥ ✢✉✐❞ ❞②♥❛♠✐❝s ❛♥❞ ❝♦♥s✐st ✐♥ s❝❛❧✐♥❣ t❤❡ t❡r♠s ♦❢ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ✇✐t❤ s✉✐t❛❜❧❡ r❡❢❡r❡♥❝❡ q✉❛♥t✐t✐❡s ✐♥ ♦r❞❡r t♦ r❡❞✉❝❡ t❤❡ ❢r❡❡ ♣❛r❛♠❡t❡rs ✐♥ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠ st✉❞✐❡❞✳ ■♥ ❛❞❞✐t✐♦♥✱ t❤❡ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❛t✐♦♥ ♣r♦❝❡❞✉r❡ ❤❡❧♣s t♦ ❝♦♠♣❛r❡ t❤❡ ♦r❞❡r ♦❢ ♠❛❣♥✐t✉❞❡ ♦❢ ✈❛r✐♦✉s t❡r♠s ❛♥❞ ❡♠♣❤❛s✐③❡s t❤❡ r♦❧❡ t❤❛t s♦♠❡ ♣❛rt✐❝✉❧❛r ♣❛r❛♠❡t❡r ♣❧❛②s ✐♥ t❤❡ ♣❤②s✐❝s ♦❢ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠✳

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SLIDE 14

✷✳✷ ❋✐♥✐t❡ ❱♦❧✉♠❡ ▼❡t❤♦❞ ✽ ❚❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s ❝❛♥ ❜❡ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❡❞ ✐♥tr♦❞✉❝✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ r❡❢❡r❡♥❝❡ s❝❛❧❡s✿

  • ▲❡♥❣t❤ s❝❛❧❡✿ Lc
  • ❱❡❧♦❝✐t② s❝❛❧❡✿ U∞
  • Pr❡ss✉r❡✿ ρU 2

  • ❚✐♠❡✿

Lc U∞

❚❤✐s ❝❤♦✐❝❡ ❧❡❛❞ t♦ t❤❡ ❛st❡r✐s❦ ✐♥❞✐❝❛t✐♥❣ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ q✉❛♥t✐t✐❡s✿ x∗ = x Lc u∗ = x U∞ p∗ = p ρU 2

t∗ = tLc U∞ f ∗ = Lc U 2

❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ ✐♥t♦ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✼✮✲✭✷✳✽✮✱ t❤❡ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛✲ t✐♦♥s r❡❛❞✿ ∂u∗ ∂t∗ + u∗ · ∇u∗ = −∇p∗ + 1 Re∇2u∗ + f ∗ ✭✷✳✾✮ ∇ · u∗ = ✭✷✳✶✵✮ ❋r♦♠ ♥♦✇ ♦♥ ✇❤❡♥ ✉s✐♥❣ t❤❡s❡ ❡q✉❛t✐♦♥s t❤❡ ❛st❡r✐s❦ ✇✐❧❧ ❜❡ ♦♠✐tt❡❞ ❢♦r ❝❧❛r✐t②✳

✷✳✷ ❋✐♥✐t❡ ❱♦❧✉♠❡ ▼❡t❤♦❞

❚❤❡ ✜♥✐t❡ ✈♦❧✉♠❡ ♠❡t❤♦❞ ✐s ❛ ♥✉♠❡r✐❝ ❛♣♣r♦❛❝❤ ❢♦r s♦❧✈✐♥❣ ❝♦♠♣r❡ss✐❜❧❡ ❛♥❞ ✐♥❝♦♠✲ ♣r❡ss✐❜❧❡ ✢✉✐❞ ✢♦✇s ✐♥ ❛♥② ♥✉♠❜❡r ♦❢ s♣❛❝❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥✳ ❚❤❡ st❛rt✐♥❣ ♣♦✐♥t ❛r❡ t❤❡ ✐♥❝♦♠♣r❡ss✐❜❧❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s✱ ♣r♦♣♦s❡❞ ❛❣❛✐♥ ❜❡✲ ❧♦✇ ✐♥ t❤❡✐r ♥♦♥ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✱ ❞✐✛❡r❡♥t✐❛❧ ❛♥❞ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❢♦r♠✿ ∂ui ∂t + uj ∂ui ∂xj = − ∂p ∂xj + 1 Re ∂ ∂xj ∂ui ∂xj + fi ✭✷✳✶✶✮ ∂ui ∂xi = ✭✷✳✶✷✮ ❚❤❡ ✜rst st❡♣ t♦✇❛r❞s t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠ ✐s t❤❡ ❞✐s❝r❡t✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥s✳ ❚❤❡ ✢✉✐❞ ❞♦♠❛✐♥ Ω ✐s s✉❜❞✐✈✐❞❡❞ ✐♥ ❛ ✜♥✐t❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ s♠❛❧❧✱ ♥♦♥ ♦✈❡r❧❛♣♣✐♥❣✱ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡s ❜② ❛ ❣r✐❞ ✇❤✐❝❤ ❞❡✜♥❡s ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❜♦✉♥❞❛r✐❡s✳

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SLIDE 15

✷✳✷ ❋✐♥✐t❡ ❱♦❧✉♠❡ ▼❡t❤♦❞ ✾

P E NW W NE S SW SE N

xi xi+1 yj+1 yj xi-1 yj-1

✭❛✮ ❈♦❧❧♦❝❛t❡❞✳

P E NW W NE S SW SE N

xi xi+1 yj+1 yj xi-1 yj-1

✭❜✮ ❙t❛❣❣❡r❡❞✳

❋✐❣✉r❡ ✷✳✶✿ ❈♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❛♥❞ st❛❣❣❡r❡❞ ✈❛r✐❛❜❧❡s ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t ✐♥ ❛ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❣r✐❞✳ x✲✈❡❧♦❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t ✐s ❡✈❛❧✉❛t❡❞ ❛t → ✱ y✲✈❡❧♦❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t ❛t ↑ ✱ ✇❤❡r❡❛s ♣r❡ss✉r❡ ❛t •

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SLIDE 16

✷✳✷ ❋✐♥✐t❡ ❱♦❧✉♠❡ ▼❡t❤♦❞ ✶✵ ❚❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ♥♦❞❡s✱ ✇❤❡r❡ t❤❡ ✉♥❦♥♦✇♥ ✈❛r✐❛❜❧❡s ✭u✱ p✮ ❛r❡ t♦ ❜❡ ❝♦♠♣✉t❡❞✱ ❝❛♥ ❜❡ ❛rr❛♥❣❡❞ ♠❛✐♥❧② ✐♥ t✇♦ ❞✐✛❡r❡♥t ✇❛②s✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✷✳✶✿

  • ❙t❛❣❣❡r❡❞
  • ❈♦❧❧♦❝❛t❡❞

❚❤❡ st❛❣❣❡r❡❞ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱ ❛❧❧♦❝❛t❡s t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t✐❡s ❛t t❤❡ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❜♦✉♥❞❛r✐❡s ❛♥❞ ♣r❡ss✉r❡ ✐♥ t❤❡ ❝❡❧❧ ❝❡♥tr❡✱ ✇❤✐❧❡✱ ✐♥ t❤❡ ❝♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱ ❛❧❧ t❤❡ ✉♥❦♥♦✇♥s ❛r❡ ❝♦♠♣✉t❡❞ ✐♥ t❤❡ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❝❡♥t❡r✳ ❉❡s♣✐t❡ ♦❢ t❤❡✐r s✐♠♣❧✐❝✐t②✱ ❝♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❣r✐❞s ✇❡r❡ ♦✉t ♦❢ ❢❛✈♦✉r ❢♦r ❛ ❧♦♥❣ t✐♠❡ ✐♥ t❤❡ ♣❛st ❜❡❝❛✉s❡ ♦❢ t❤❡✐r ❧✐❦❡❧②❤♦♦❞ t♦ ❝r❡❛t❡ ♣r❡ss✉r❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ✐♥ t❤❡ ✢♦✇ ✜❡❧❞✳ ❍♦✇❡✈❡r✱ ❛❢t❡r t❤❛t s♦❧✉t✐♦♥s ❛t t❤✐s ♣r♦❜❧❡♠ ✇❡r❡ ♣r♦♣♦s❡❞✱ t❤❡ ❝♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t ✇❛s ♣r❡❢❡rr❡❞ t❤❛♥❦s t♦ ✐ts s✐♠♣❧✐❝✐t② ✐♥ ♥♦♥✲❝❛rt❡s✐❛♥ ❣r✐❞ ❣❡♥❡r❛t✐♦♥ ❛♥❞ ♠❡♠♦r② s❛✈✐♥❣s ✐♥ t❤r❡❡✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ♣r♦❜❧❡♠s✳ ❚❤❡ ❜❛s✐❝ ✐❞❡❛ ♦❢ t❤❡ ✜♥✐t❡ ✈♦❧✉♠❡ ♠❡t❤♦❞ ✐s t♦ r❡q✉✐r❡ t❤❡ s❛t✐s❢❛❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥s ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✶✶✮ ❛t ❡❛❝❤ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡❀ t❤✉s✱ ✐❢ t❤❡ ♠❛ss ❛♥❞ ♠♦♠❡♥✲ t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡ ❛r❡ s❛t✐s✜❡❞ ❛t ❡❛❝❤ ❈❱✱ t❤❡② ✇✐❧❧ ❜❡ s❛t✐s✜❡❞ ♦♥ t❤❡ ✇❤♦❧❡ ❞♦♠❛✐♥✳ ❚❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s ❛♥❞ ❝♦♥t✐♥✉✐t② ❡q✉❛t✐♦♥ ❛r❡ ✐♥t❡❣r❛t❡❞ ♦✈❡r ❡❛❝❤ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❛ss✉♠✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ✐♥t❡❣r❛❧ ❢♦r♠✿

∂ui ∂t dΩ +

ui ∂uj ∂xj dΩ = −

∂p ∂xj dΩ +

1 Re ∂ ∂xj ∂ui ∂xj dΩ +

fi dΩ , ✭✷✳✶✸✮

∂ui ∂xi dΩ = 0 . ✭✷✳✶✹✮ ■♥ ✜❣✉r❡ ✷✳✷ ✐s s❤♦✇♥ ❛ t❤r❡❡✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ t♦❣❡t❤❡r ✇✐t❤ t❤❡ ♥♦t❛t✐♦♥ ✉s❡❞✳ ❚❤❡ ❈❱ ❝♦♥s✐st ♦❢ s✐① ♣❧❛♥❡ ❢❛❝❡s✱ ❞❡♥♦t❡❞ ✇✐t❤ ❧♦✇❡r ❝❛s❡ ❧❡tt❡rs ✭❡✱✇✱♥✱s✱t✱❜✮ ❝♦rr❡s♣♦♥❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r ♦r✐❡♥t❛t✐♦♥ ✇✐t❤ r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ❝❡♥tr❛❧ ♥♦❞❡ ✭P✮✳ ❋✐❣✉r❡ ✷✳✷✿ ❈♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❢♦r ❛ ✸❉ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❣r✐❞ ❇❡❢♦r❡ ♣r♦❝❡❡❞✐♥❣ ✇✐t❤ t❤❡ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥✱ t❤❡ ✈♦❧✉♠❡ ✐♥t❡❣r❛❧s ❝♦♥❝❡r♥✲ ✐♥❣ t❤❡ ❝♦♥✈❡❝t✐♥❣ t❡r♠ ❛♥❞ ❞✐✛✉s✐♦♥ t❡r♠ ❝❛♥ ❜❡ ❝♦♥✈❡♥✐❡♥t❧② tr❛♥s❢♦r♠❡❞ ✐♥ s✉r❢❛❝❡ ✐♥t❡❣r❛❧s ♦✈❡r t❤❡ ❈❱ ❜♦✉♥❞❛r② ✉s✐♥❣ ●❛✉ss✬ ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡ t❤❡♦r❡♠ ❛♥❞ t❤❡ ✐♥❝♦♠♣r❡ss✲ ✐❜✐❧✐t② ❝♦♥❞✐t✐♦♥✿

ui ∂uj ∂xj dΩ =

  • S

uiu · n dS , ✭✷✳✶✺✮

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SLIDE 17

✷✳✷ ❋✐♥✐t❡ ❱♦❧✉♠❡ ▼❡t❤♦❞ ✶✶ ❛♥❞

1 Re ∂ ∂xj ∂ui ∂xj dΩ =

  • S

1 Re∇ui · n dS . ✭✷✳✶✻✮ ❍❡r❡ ∇ = ( ∂

∂x, ∂ ∂y, ∂ ∂z)T st❛♥❞s ❢♦r t❤❡ ❣r❛❞✐❡♥t ♦♣❡r❛t♦r✳

❈♦♥s✐❞❡r ♥♦✇ ❛♥ ❛r❜✐tr❛r② ✢✉① φ t❤r♦✉❣❤ t❤❡ ❈❱ ❜♦✉♥❞❛r✐❡s✳ ■t ❝❛♥ ❜❡ ❝❛❧❝✉❧❛t❡❞ ❜② t❤❡ s✉♠ ♦❢ ❛❧❧ ✢✉①❡s t❤r♦✉❣❤ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ ❝♦♠♣♦s✐♥❣ t❤❡ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❛s✿

  • S

φ dS =

N

  • k=1
  • Sk

φ dS , ✭✷✳✶✼✮ ❤❡r❡ N ✐s t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❢❛❝❡s ❛♥❞ φ ❝❛♥ ❜❡ ❜♦t❤ t❤❡ ❝♦♥✈❡❝t✐✈❡ ♦r ❞✐✛✉s✐✈❡ ✢✉① ❞❡✜♥❡❞ ✐♥ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✶✺✮✲✭✷✳✶✻✮✳ ❚❤❡ ❛❜♦✈❡ ❡①♣r❡ss✐♦♥ ✐s st✐❧❧ ❡①❛❝t ❛♥❞ ❤♦❧❞s ❢♦r ❛♥② ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ♦❢ ❛r❜✐tr❛r② s❤❛♣❡✳ ❚❤❡ s✉r❢❛❝❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ♦❢ φ✱ ❢♦r ❛♥ ❛r❜✐tr❛r② ❢❛❝❡ k ✐s ❡st✐♠❛t❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ♠✐❞✲♣♦✐♥t r✉❧❡✿

  • Sk

φ dS ≈ φkSk . ✭✷✳✶✽✮ ❚❤❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ✐s ❛♣♣r♦①✐♠❛t❡❞ ❜② t❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ φ ❛t t❤❡ s✉r❢❛❝❡ ❝❡♥t❡r t✐♠❡s t❤❡ ❛r❡❛ ♦❢ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ ❛t ✇❤✐❝❤ t❤❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ✐s ❝❛❧❝✉❧❛t❡❞✳ ■t ✐s ♣♦ss✐❜❧❡ t♦ s❤♦✇ t❤❛t t❤✐s ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ✐s ♦❢ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r ❛❝❝✉r❛❝②✳ ❯s✉❛❧❧②✱ ❢♦r ❝♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❣r✐❞s✱ t❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ φ ❛t t❤❡ ❢❛❝❡ ❝❡♥t❡r ✐s ♥♦t ❦♥♦✇♥ ❛♥❞ ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ✐s ♥❡❡❞❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ❡①♣r❡ss φk ❛s ❛ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ ♥❡✐❣❤❜♦✉r✐♥❣ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ♥♦❞❡s✳ ❘❡❢❡rr✐♥❣ t♦ t❤❡ ✜❣✉r❡ ✷✳✶✭❛✮✱ t❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ φ ❛t ❈❱✲❢❛❝❡ ❝❡♥t❡r ✐s ♦❜t❛✐♥ ❜② ❧✐♥❡❛r ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ t✇♦ ♥❡❛r❡st ♥♦❞❡s✱ ❛s ❢♦❧❧♦✇s ✭❡✳❣ e ❢❛❝❡✮✿ Φe = λΦP + (1 − λ)ΦE ✭✷✳✶✾✮ ❲❤❡r❡ λ ✐s ❛ ✇❡✐❣❤t ❞❡✜♥❡❞ ❛s✿ λ = xe − xE xE − xP ✭✷✳✷✵✮ ❚❤✐s s❝❤❡♠❡ ✐s ❝❛❧❧❡❞ ❝❡♥tr❛❧ ❞✐✛❡r❡♥❝❡ s❝❤❡♠❡ ✭❈❉❙✮ ❛♥❞ ✐t ✐s ♦❢ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r ❛❝❝✉r❛❝②✳ ❋♦r ❝❧❛r✐t②✱ t❤❡ ❞✐s❝r❡t✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❝♦♥✈❡❝t✐✈❡ ✢✉①❡s ✇✐❧❧ ❜❡ s❤♦✇♥ ♦♥❧② ❢♦r t❤❡ e✲❢❛❝❡ ♦❢ t❤❡ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❈❱ s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✷✳✷ ❛♥❞ ♦♥❧② ❢♦r t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t u ✐♥ x ❞✐r❡❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ✢✉①❡s ❛t t❤❡ ♦t❤❡r s✉r❢❛❝❡s ❝❛♥ ❜❡ tr❡❛t❡❞ ✐♥ t❤❡ s❛♠❡ ❢❛s❤✐♦♥ ❛♣♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❛♣♣r♦♣r✐❛t❡ s✉❜s❝r✐♣ts ♣❡r♠✉t❛t✐♦♥✳ ❆♣♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥✱ t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ ❝♦♥✈❡❝t✐✈❡ ❛♥❞ ❞✐✛✉s✐✈❡ ✢✉① r❡❛❞✿

  • Se

uiu · ne dSe ≈ meue = me[λuP + (1 − λ)uE] , ✭✷✳✷✶✮ ❛♥❞

  • Se

1 Re∇ui · ne dSe ≈ Se Re uE − uP xE − xP . ✭✷✳✷✷✮ me = ueSe ✐♥ ✭✷✳✷✶✮ ✐s t❤❡ ♠❛ss ✢♦✇ r❛t❡ t❤r♦✉❣❤ t❤❡ s✉r❢❛❝❡ e✳ ❚❤❡ s♣❛t✐❛❧ ❞✐s❝r❡t✐③❛t✐♦♥ ✐s ❝♦♠♣❧❡t❡❞ ❜② t❤❡ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ♦❢ ♣r❡ss✉r❡ ❣r❛❞✐❡♥t ❛♥❞ ❜♦❞② ❢♦r❝❡s✱ ❛❧s♦ ❝❛❧❧❡❞ s♦✉r❝❡ t❡r♠s✳ ❋♦r ❛♥ ❛r❜✐tr❛r② s♦✉r❝❡ t❡r♠ q t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ✐s ❛♣♣❧✐❡❞✿

  • ΩP

q dΩ ≈ qP∆ΩP . ✭✷✳✷✸✮

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SLIDE 18

✷✳✸ ❋r❛❝t✐♦♥❛❧ ❙t❡♣ ▼❡t❤♦❞ ✶✷ ❚❤❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ✐s ❡st✐♠❛t❡❞ ❜② t❤❡ ♣r♦❞✉❝t ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❝❡♥tr❛❧ ✈❛❧✉❡ ♦❢ q ✐♥ t❤❡ ❝♦♥✲ tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❝❡♥t❡r ❛♥❞ t❤❡ ❝❡❧❧ ✈♦❧✉♠❡ ∆Ω✳ ❚❤✐s ✐s ❛❣❛✐♥ ❛ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r ❛❝❝✉r❛t❡ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥✳ ❚❤❡ ✜♥✐t❡ ✈♦❧✉♠❡ ❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ♣r❡ss✉r❡ t❡r♠ ❜❡❝♦♠❡s ✭❡✳❣ ① ❞✐r❡❝t✐♦♥✮✿

∂p ∂xj dΩ ≈ (pe − pw) ∆xp ✭✷✳✷✹✮ pe ❛♥❞ pw ❛r❡ t❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t❡❞ ✈❛❧✉❡s ♦❢ p ❛t t❤❡ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ ❢❛❝❡s e ❛♥❞ w ✉s✐♥❣ t❤❡ ❛❧r❡❛❞② ❞❡✜♥❡❞ ❝❡♥tr❛❧ ❞✐✛❡r❡♥❝❡ s❝❤❡♠❡✳ ❚❤❡ ❢♦r❝✐♥❣ t❡r♠ f✿

  • ΩP

f dΩ ≈ fP∆ΩP . ✭✷✳✷✺✮ ❆❢t❡r t❤❡ s♣❛❝❡ ❞✐s❝r❡t✐③❛t✐♦♥✱ ❛ t✐♠❡ ❛❞✈❛♥❝❡♠❡♥t str❛t❡❣② ✐s t♦ ❜❡ ❞❡✜♥❡❞✳ ❚❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s ✐s ❝♦♠♣❧✐❝❛t❡❞ ❜② t❤❡ ❧❛❝❦ ♦❢ ❛♥ ✐♥❞❡✲ ♣❡♥❞❡♥t ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ♣r❡ss✉r❡✱ ✇❤♦s❡ ❣r❛❞✐❡♥t ❝♦♥tr✐❜✉t❡s t♦ ❡❛❝❤ ♦❢ t❤❡ t❤r❡❡ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥s✳ ❖♥❡ ♣♦ss✐❜✐❧✐t② ✐s t♦ ♦❜t❛✐♥ ❛♥ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ♣r❡ss✉r❡ ❜② ❛♣✲ ♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡ ♦♣❡r❛t♦r t♦ ❜♦t❤ s✐❞❡s ♦❢ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥✳ ❚❤✐s ❛♣♣r♦❛❝❤ ✐s ❝❛❧❧❡❞ ✈❡❧♦❝✐t②✲♣r❡ss✉r❡ ❢♦r♠✉❧❛t✐♦♥ ❛♥❞ ✐t ✐s ✇✐❞❡❧② ✉s❡ ✐♥ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s✳ ■t ✐s ✇♦rt❤ t♦ ♥♦t❡ t❤❛t ♣r♦❜❧❡♠s ♠❛② ❛♣♣❡❛r ✉s✐♥❣ ❝♦❧❧♦❝❛t❡❞ ❣r✐❞s ❛♥❞ ♣r❡ss✉r❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ♠❛② ❣❡♥❡r❛t❡s ✐♥ t❤❡ ✢♦✇ ✜❡❧❞ ❛♥❞ ❧❡❛❞✐♥❣ t♦ ✉♥♣❤②s✐❝❛❧ r❡s✉❧ts✳ ❚❤❡ ♠♦st ❝♦♠♠♦♥ ❛♣♣r♦❛❝❤ t♦ ❛✈♦✐❞ t❤✐s ♣r♦❜❧❡♠ ✇❛s ✜rst❧② ❞❡✈❡❧♦♣❡❞ ❜② ❘❤✐❡ ❛♥❞ ❈❤♦✇ ❬✺❪ ❛♥❞ ❝♦♥s✐sts ✐♥ ❝❤❛♥❣✐♥❣ t❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ♠❡t❤♦❞ ✉s❡❞ ❢♦r ❝❛❧❝✉❧❛t❡ t❤❡ ♠❛ss ✢♦✇ r❛t❡ m t❤r♦✉❣❤ ❛ ❝♦♥tr♦❧ ✈♦❧✉♠❡ s✉r❢❛❝❡✳ ❚❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t❡❞ ✈❡❧♦❝✐t② ue ❛t ❛ ❝❡❧❧ ❢❛❝❡ ✐s ❝♦rr❡❝t ✇✐t❤ ♣r❡ss✉r❡ t❡r♠s t❤❛t ♣❡r♠✐t t♦ ❛✈♦✐❞ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠✳

✷✳✸ ❋r❛❝t✐♦♥❛❧ ❙t❡♣ ▼❡t❤♦❞

❚❤❡ ❢r❛❝t✐♦♥❛❧ st❡♣ ♠❡t❤♦❞ ✐s ❛ t❡❝❤♥✐q✉❡ t♦ ❛❞✈❛♥❝❡ ✐♥ t✐♠❡ t❤❡ ✢✉✐❞ ✢♦✇ ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ❛♥❞ ✇❛s ✜rst❧② ❞❡✈❡❧♦♣❡❞ ❜② ❈❤♦r✐♥ ❬✻❪ ❛♥❞ t❤❡♥ ✐♠♣r♦✈❡❞ ❜② ♦t❤❡r ❛✉t❤♦rs✳ ❚❤❡ ❛❧❣♦r✐t❤♠ ✐s ❜❛s❡❞ ♦♥ ❞❡❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥ ♦❢ ❛♥② ✈❡❝t♦r ✜❡❧❞ ✐♥t♦ ❛ s♦❧❡♥♦✐❞❛❧ ♣❛rt ❛♥❞ ❛♥ ✐rr♦t❛t✐♦♥❛❧ ♣❛rt ❛♥❞✱ t②♣✐❝❛❧❧②✱ ❝♦♥s✐sts ♦❢ t✇♦ st❛❣❡s✿

  • Pr❡❞✐❝t✐♦♥
  • ❈♦rr❡❝t✐♦♥

■♥ t❤❡ ♣r❡❞✐❝t✐♦♥ st❡♣✱ t❤❡ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s s♦❧✈❡❞✱ ❜✉t t❤❡ r❡s✉❧t✐♥❣ s♦❧✉t✐♦♥ ❞♦❡s ♥♦t s❛t✐s❢② t❤❡ ❝♦♥t✐♥✉✐t② ❡q✉❛t✐♦♥✳ ■♥ t❤❡ ❝♦rr❡❝t✐♦♥ st❡♣ t❤❡ ♣r❡✈✐♦✉s s♦❧✉t✐♦♥ ✐s ❝♦rr❡❝t❡❞ ❛♥❞ t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ✜❡❧❞ ✐s ♣r♦❥❡❝t❡❞ ♦♥t♦ ❛ ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡✲❢r❡❡ ✜❡❧❞✳ ❙❡✈❡r❛❧ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ✐♠♣❧❡♠❡♥t❛t✐♦♥ ❛r❡ ❛✈❛✐❧❛❜❧❡ ✐♥ t❤❡ ❧✐t❡r❛t✉r❡❀ ❤❡r❡ ✇❡ ✇✐❧❧ ❜❡ ♣r❡s❡♥t t❤❡ ❢r❛❝t✐♦♥❛❧ st❡♣ ✈❡rs✐♦♥ ❡♠♣❧♦②❡❞ ✐♥ t❤❡ ♣r❡s❡♥t st✉❞② ❛♥❞ ♣r♦♣♦s❡❞ ❜② ❑✐♠ ❛♥❞ ▼♦✐♥ ❬✼❪✳ ❚❤❡ ♠❡t❤♦❞ ✐s s❡♠✐✲✐♠♣❧✐❝✐t ❛♥❞ ♥♦t ❛❧❧ t❤❡ t❡r♠s ♦❢ t❤❡ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛r❡ ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ ✐♥ t✐♠❡ ✐♥ t❤❡ s❛♠❡ ♠❛♥♥❡r✳ ■♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r t❤❡ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r ❈r❛♥❦✲◆✐❝♦❧s♦♥ s❝❤❡♠❡ ✐s ✉s❡❞ ❢♦r t❤❡ ✇❛❧❧✲♥♦r♠❛❧ ❞✐✛✉s✐✈❡ t❡r♠ ❛♥❞ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r

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SLIDE 19

✷✳✸ ❋r❛❝t✐♦♥❛❧ ❙t❡♣ ▼❡t❤♦❞ ✶✸ ❆❞❛♠s✲❇❛s❤❢♦rt❤ s❝❤❡♠❡ ❢♦r ❛❧❧ ♦❢ t❤❡ ♦t❤❡r t❡r♠s ✐♥ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥✳ ❚❤❡ t✇♦✲st❡♣ t✐♠❡ ❛❞✈❛♥❝❡♠❡♥t s❝❤❡♠❡ ❝❛♥ ❜❡ ✇r✐tt❡♥ ❛s✿ ˆ u − un

i

∆t = −Nl(un, un−1) − G(φn, φn−1) + 1 ReL(ˆ ui, un), ✭✷✳✷✻✮ Lφ = 1 ∆tD ˆ u , ✭✷✳✷✼✮ ✇✐t❤✿ D(un+1) = 0, ✭✷✳✷✽✮ ✇❤❡r❡ Nl ✐s ❛ s❤♦rt❤❛♥❞ ♥♦t❛t✐♦♥ t❤❛t ✐♥❝❧✉❞❡ t❤❡ ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ ❝♦♥✈❡❝t✐✈❡ t❡r♠ ✇❤♦s❡ tr❡❛t♠❡♥t ✐s ♦❢ ♥♦ ✐♠♣♦rt❛♥❝❡ ❛♥❞ t❤❛t ❝❛♥ ❜❡ ❡✈❛❧✉❛t❡❞ ✉s✐♥❣ t❤❡ ✜♥✐t❡ ✈♦❧✉♠❡ ❛♣✲ ♣r♦❛❝❤ ♣r❡s❡♥t❡❞ ✐♥ s❡❝t✐♦♥ ✶✳✶✳ φ ✐s ❛ s❝❛❧❛r t♦ ❜❡ ❞❡t❡r♠✐♥❡❞✱ L r❡♣r❡s❡♥ts t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ ❧❛♣❧❛❝✐❛♥ ♦♣❡r❛t♦r✱ ❛♥❞ G ❛♥❞ D t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ ❣r❛❞✐❡♥t ❛♥❞ ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡ ♦♣❡r❛t♦r✳ ❊q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✷✻✮ ✐s ✜rst❧② s♦❧✈❡❞ t♦ ✜♥❞ t❤❡ ♥♦♥ s♦❧❡♥♦✐❞❛❧ ✈❡❧♦❝✐t② ✜❡❧❞ ˆ u ❛♥❞ t❤❡♥ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✷✼✮ ✐s ❡♠♣❧♦②❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ❝♦rr❡❝t t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ✜❡❧❞ ❛♥❞ s❛t✐s❢② t❤❡ ❝♦♥✲ t✐♥✉✐t② ❡q✉❛t✐♦♥✳ ❚❤❡ ♣r♦❥❡❝t✐♦♥ ✈❛r✐❛❜❧❡ φ ❤❛s t❤❡ r♦❧❡ t♦ ❡♥❢♦r❝❡ t❤❡ ❝♦♥t✐♥✉✐t② ❛♥❞ ❝❛♥ ❜❡ ♦❜t❛✐♥❡❞ ❛♣♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❞✐✈❡r❣❡♥❝❡ ♦♣❡r❛t♦r t♦ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✷✻✮✳ ❚❤✐s ♦♣❡r❛t✐♦♥ ❧❡❛❞s t♦ ❛ P♦✐ss♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r φ✿ ( δ2 δx2

1

+ δ2 δx2

2

+ δ2 δx2

3

)φn+1(i, j, k) = Dˆ u = Q(i, j, k) . ✭✷✳✷✾✮ ❚❤✐s ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s ❡①♣r❡ss❡❞ ✐♥ ✐ts ❞✐s❝r❡t❡ ❢♦r♠ ❛♥❞ ❝❛♥ ❜❡ s♦❧✈❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ❝❧❛ss✐❝❛❧ ❧✐♥❡❛r s②st❡♠ t♦♦❧s ❜✉t✱ ❡s♣❡❝✐❛❧❧② ✐♥ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ♣r♦❜❧❡♠s✱ t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ❝♦✉❧❞ ❜❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧❧② ❡①♣❡♥s✐✈❡✳ ❚❤❛♥❦s t♦ t❤❡ ✉s❡ ♦❢ ♣❡r✐♦❞✐❝ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✐♥ s♣❛♥✲ ✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ❛❧✇❛②s ❡♠♣❧♦②❡❞ ✐♥ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞ ✐♥ t❤✐s ✇♦r❦✱ ❛ s♦❧✉t✐♦♥ ♠❡t❤♦❞ ❜❛s❡❞ ♦♥ ❋♦✉r✐❡r tr❛♥s❢♦r♠ ❝❛♥ ❜❡ ❡♠♣❧♦②❡❞✳ ▲❡t N1, N2, N3 ❜❡ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ❣r✐❞ ♣♦✐♥ts ✐♥ t❤❡ ❞♦♠❛✐♥✱ t❤❡ s❝❛❧❛r φ ❝❛♥ ❜❡ ✇r✐tt❡♥ ✐♥ ❋♦✉r✐❡r s❡r✐❡s ❛s✿ φn+1(i, j, k) =

N3−1

  • m=0

˜ φ(i, j, m)cos[πm N3 (k − 1 2)] , ✭✷✳✸✵✮ ❢♦r i = 1, 2, ..., N1✱ j = 1, 2, ..., N2✱ k = 1, 2, ..., N3✳ ❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ ✭✷✳✸✵✮ ❛♥❞ t❤❡ ❝♦rr❡✲ s♣♦♥❞✐♥❣ ❡①♣❛♥s✐♦♥ ❢♦r Q ✐♥ ✭✷✳✷✾✮✱ ❛❢t❡r s♦♠❡ ♠❛♥✐♣✉❧❛t✐♦♥ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥ ✐♥ t❤❡ ✇❛✈❡ s♣❛❝❡ ✐s ♦❜t❛✐♥✿ δ2 ˜ φ δx2

1

+ δ2 ˜ φ δx2

2

− km ˜ φ = ˜ Q(i, j, m) ✭✷✳✸✶✮ ❚❤✐s ♣❛rt✐❝✉❧❛r ❛❧❣♦r✐t❤♠ ❧❡❛❞s t♦ t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ ❛ s❡r✐❡s ♦❢ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❍❡❧♠❤♦❧t③ ❡q✉❛t✐♦♥s t❤❛t ❝❛♥ ❜❡ q✉✐❝❦❧② s♦❧✈❡❞ ✐♥st❡❛❞ ♦❢ s♦❧✈✐♥❣ ❧❛r❣❡ ❛♥❞ s♣❛rs❡ ❧✐♥❡❛r s②st❡♠✳ ❚❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ❢♦r φ ✐s t❤❡♥ r❡❝♦♥str✉❝t ❛♣♣❧②✐♥❣ ✭✷✳✸✵✮✳

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SLIDE 20

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✹

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞

❚❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ♠❡t❤♦❞ ✭■❇▼✮ ❞❡s✐❣♥❛t❡s t❤❡ ❝❧❛ss ♦❢ t❡❝❤♥✐q✉❡s ✇❤❡r❡ t❤❡ ❝❛❧❝✉❧❛t✐♦♥ ❛r❡ ♣❡r❢♦r♠❡❞ ♦✈❡r ❛♥ ❡✉❧❡r✐❛♥ ❣r✐❞ t❤❛t ❞♦❡s ♥♦t ❝♦♥❢♦r♠ t♦ t❤❡ s❤❛♣❡ ♦❢ t❤❡ ❜♦❞② ✐♥ t❤❡ ✢♦✇✱ s✐♥❝❡ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ♦♥ t❤❡ ❜♦❞② s✉r❢❛❝❡ ❛r❡ ❡♥❢♦r❝❡❞ ❛❞❞✐♥❣ t♦ t❤❡ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡s ❡q✉❛t✐♦♥s ❛♣♣r♦♣r✐❛t❡ ❢♦r❝✐♥❣ t❡r♠s✳ ❇❡❝❛✉s❡ ♦❢ t❤✐s ❦❡② ❢❡❛t✉r❡✱ t❤❡ ■❇▼ ❛r❡ ♣❛rt✐❝✉❧❛r❧② s✉✐t❛❜❧❡ ✇❤❡♥ ❞❡❛❧✐♥❣ ✇✐t❤ ♠♦✈✐♥❣ ❛♥❞ ❞❡❢♦r♠✐♥❣ ❜♦❞✐❡s ❛♥❞ ❛❧❧♦✇s t♦ ❛✈♦✐❞ ❝♦♠♣❧❡① ❣r✐❞ ❣❡♥❡r❛t✐♦♥ ❛♥❞ ♠♦✈✐♥❣ ❣r✐❞s✳ P❡s❦✐♥ ❬✽❪ ♣r❡s❡♥t❡❞ t❤❡ ✜rst ❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥ ♦❢ t❤✐s ♠❡t❤♦❞ t♦ s✐♠✉❧❛t❡ t❤❡ ❜❧♦♦❞ ✢♦✇ ✐♥s✐❞❡ ❛ ❤❡❛rt ✇✐t❤ ✢❡①✐❜❧❡ ✈❛❧✈❡s✳ ❆❢t❡r ❤✐♠✱ s❡✈❡r❛❧ ❛✉t❤♦rs ❬❪✱❬❪ ❤❛✈❡ t✉r♥❡❞ t❤❡✐r ❛tt❡♥t✐♦♥ t♦ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ♠❡t❤♦❞s ❛♥❞ t❤❡ t❡❝❤♥✐q✉❡ ❤❛s ❜❡❝♦♠❡ t❤❡ ♣r✐♥❝✐♣❛❧ t♦♦❧ t♦ ❞❡❛❧ ✇✐t❤ ✢✉✐❞✲st✉❝t✉r❡ ✐♥t❡r❛❝t✐♦♥ ♣r♦❜❧❡♠s✳ ❚❤❡ ♠❡t❤♦❞ ❡♠♣❧♦②❡❞ ✐♥ t❤❡ ♣r❡s❡♥t ✇♦r❦ ✇❛s ♣r♦♣♦s❡❞ ✜rst❧② ❜② P✐♥❡❧❧✐ ❡t ❛❧✳ ❬✾❪ ❛♥❞ ✐t ✐s ❛♣♣❧✐❝❛❜❧❡ t♦ ❜♦t❤ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❛♥❞ ❝✉r✈✐❧✐♥❡❛r ❣r✐❞s✳

✷✳✹✳✶ ▼❛t❤❡♠❛t✐❝❛❧ ❢♦r♠✉❧❛t✐♦♥

❆s ✐♥tr♦❞✉❝❡❞ ✐♥ s❡❝t✐♦♥ ✶✳✸✱ t❤❡ t✐♠❡ ❛❞✈❛♥❝❡♠❡♥t ♦❢ t❤❡ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥s ✐s ❜❛s❡❞ ♦♥ ❛ ❢r❛❝t✐♦♥❛❧ st❡♣ ♠❡t❤♦❞✿ ˆ u − un ∆t = −Nl(un, un−1) − G(φn, φn−1) + 1 ReL(ˆ u, un) , ✭✷✳✸✷✮ Lφ = 1 ∆tD ˆ u , ✭✷✳✸✸✮ un+1

i

− ˆ u ∆t = −G(φn+1) . ✭✷✳✸✹✮ ❚❤❡ s❡q✉❡♥❝❡ ❛❜♦✈❡ ✐s ❝♦♥✈❡♥✐❡♥t❧② ♠♦❞✐✜❡❞ t♦ ✐♠♣♦s❡❞ t❤❡ ❞❡s✐r❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ♦♥ t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦❞② s✉r❢❛❝❡✳ ❚❤❡ t✐♠❡ ❛❞✈❛♥❝❡♠❡♥t ♦❢ t❤❡ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s ❝❛rr✐❡❞ ♦✉t ✐♥ t✇♦ st❛❣❡s✳ ❋✐rst✱ ❛ ♣r❡❞✐❝t✐♦♥ st❡♣ ❛♥❛❧♦❣♦✉s ❛t ✭✷✳✸✷✮ ✐s ♣❡r❢♦r♠❡❞✱ ✇✐t❤♦✉t ❛♥② ❝♦♥str❛✐♥t ♦♥ t❤❡ ❡♠❜❡❞❞❡❞ ❣❡♦♠❡tr②✿ ˆ u = un − ∆t[Nl(un, un−1) − G(φn, φn−1) + 1 ReL(ˆ u, un)] . ✭✷✳✸✺✮ ❚❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ✜❡❧❞ ♦❜t❛✐♥❡❞ ✐s t❤❡♥ ✐♥t❡r♣♦❧❛t❡❞ ♦♥t♦ t❤❡ ❡♠❜❡❞❞❡❞ ❣❡♦♠❡tr② Γ✱ ✇❤✐❝❤ ✐s ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ t❤r♦✉❣❤ ❛ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ♣♦✐♥ts ✇✐t❤ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ Xk✿ ˆ U(Xk, tn) = I(ˆ u) . ✭✷✳✸✻✮ ❚❤❡ ✈❛❧✉❡s ♦❢ ˆ U(Xk, tn) ❛r❡ ✉s❡❞ t♦ ❞❡t❡r♠✐♥❡ t❤❡ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ♦❢ s✐♥❣✉❧❛r ❢♦r❝❡s ❛❧♦♥❣ Γ t❤❛t r❡st♦r❡ t❤❡ ❞❡s✐r❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ✈❛❧✉❡s U Γ(Xk, tn) ♦♥ Γ✿ ˆ F (Xk, tn) = U Γ(Xk, tn) − ˆ U(Xk, tn) ∆t . ✭✷✳✸✼✮ ❚❤❡ s✐♥❣✉❧❛r ❢♦r❝❡ ✜❡❧❞ ❞❡✜♥❡❞ ♦✈❡r Γ ✐s t❤❡♥ tr❛♥s❢♦r♠❡❞ ❜② ❛ ❝♦♥✈♦❧✉t✐♦♥ ♦♣❡r❛t♦r C ✐♥t♦ ❛ ✈♦❧✉♠❡ ❢♦r❝❡ ✜❡❧❞ ❞❡✜♥❡❞ ♦✈❡r t❤❡ ♠❡s❤ ♣♦✐♥ts xi,j,k✿ ˆ f(xi,j,k, tn) = C[ ˆ F (Xk, tn)] . ✭✷✳✸✽✮

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SLIDE 21

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✺ ❚❤❡ ❢♦r❝❡ ❣✐✈❡♥ ❜② ✭✷✳✸✽✮ ✐s ♥♦✇ ✉s❡❞ t♦ s♦❧✈❡ ❛❣❛✐♥ t❤❡ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❡q✉❛t✐♦♥✿ ˆ u = un − ∆t[Nl(un, un−1) − G(φn, φn−1) + 1 ReL(ˆ u, un) + ˆ f] . ✭✷✳✸✾✮ ❋✐♥❛❧❧② t❤❡ ❛❧❣♦r✐t❤♠ ❝♦♠♣❧❡t❡s t❤❡ t✐♠❡ st❡♣ ✇✐t❤ t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ P♦✐ss♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛♥❞ t❤❡ ♣r♦❥❡❝t✐♦♥ st❡♣✳ ❚❤❡ ❢♦r♠ ♦❢ t❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ❛♥❞ ❝♦♥✈♦❧✉t✐♦♥ ♦♣❡r❛t♦r ✐s t♦ ❜❡ ❞❡✜♥❡❞ ❛♥❞ ✐t ✇✐❧❧ ❜❡ s❤♦✇ ✐♥ t❤❡ ♥❡①t s❡❝t✐♦♥✳

✷✳✹✳✷ ■♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ❛♥❞ ❈♦♥✈♦❧✉t✐♦♥

❚❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ❛♥❞ ❝♦♥✈♦❧✉t✐♦♥ ♦♣❡r❛t✐♦♥s ❛r❡ ❛ ❦❡② ♣♦✐♥t ♦❢ t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ♠❡t❤♦❞✳ ❚❤❡ ❜❛s✐❝ ✐❞❡❛ ♦❢ t❤❡ ♠❡t❤♦❞ ✐s t❤❛t✱ ❛ ❣✐✈❡♥ s♠♦♦t❤ ❢✉♥❝t✐♦♥ f(s) ❛t ❛ ❝❡rt❛✐♥ ♣♦✐♥t x ∈ Ω ❝❛♥ ❜❡ ❡①♣r❡ss❡❞ ❛s✿ f(x) =

δ(x − s)f(s) ds , ✭✷✳✹✵✮ ✇❤❡r❡ δ ✐s t❤❡ ❉✐r❛❝✬s ❞❡❧t❛✳ ❋✐❣✉r❡ ✷✳✸✿ ❑❡r♥❡❧ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♣r♦♣♦s❡❞ ❜② ❘♦♠❛ ❡t ❛❧✳ ❬✶✵❪ ✐♥ t✇♦ ❞✐♠❡♥✐♦♥✳ ❚❤❡ ❞✐❧❛t❛t✐♦♥ ♣❛r❛♠❡t❡r ✐s t❛❦❡♥ ❡q✉❛❧ t♦ ✶✳ ◆✉♠❡r✐❝❛❧❧②✱ t❤❡ ❉✐r❛❝✬s ❞❡❧t❛ ✐s s✉❜st✐t✉t❡❞ ❜② ✐ts ❞✐s❝r❡t❡ ❝♦✉♥t❡r♣❛rt✱ ❝❛❧❧❡❞ ❦❡r♥❡❧ ❢✉♥❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ❦❡r♥❡❧ ❢✉♥❝t✐♦♥ ✐s ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡❞ t♦ ❜❡ ♦❢ ❝♦♠♣❛❝t s✉♣♣♦rt ✭✐t ✐s ♥♦♥ ③❡r♦ ✐♥ t❤❡ r❡❣✐♦♥ ΩI✱ ❝❛❧❧❡❞ s✉♣♣♦rt✱ ❛♥❞ ③❡r♦ ♦✉ts✐❞❡ ✐t✮ ❛♥❞ ♠✉st r❡s♣❡❝t s♦♠❡ ❢✉♥❞❛♠❡♥t❛❧s ♣r♦♣❡rt✐❡s ♦❢ t❤❡ ❛♥❛❧②t✐❝❛❧ ❞❡❧t❛ ❢✉♥❝t✐♦♥✳ ▼❛♥② ❦❡r♥❡❧ ❢✉♥❝t✐♦♥ ❛r❡ ❛✈❛✐❧❛❜❧❡ ✐♥ t❤❡ ❧✐t❡r❛t✉r❡✱ ✐♥ t❤❡ ♣r❡s❡♥t st✉❞② t❤❡ ♦♥❡ ♣r♦♣♦s❡❞ ❜② ❘♦♠❛ ❡t ❛❧✳ ❬✶✵❪ ✐s ❡♠♣❧♦②❡❞✱ s❦❡t❝❤❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✭✷✳✸✮✿ wd =       

1 6(5 − 3|r| −

  • −3(1 − |r|)2) − 1,

✐❢ 0.5 < |r| < 1.5,

1 3(1 +

  • −3r2 + 1)

✐❢ |r| < 0.5, ♦t❤❡r✇✐s❡, ✇✐t❤ r = x−s

d ✳ ❚❤❡ ♣❛r❛♠❡t❡r d ✐s ❝❛❧❧❡❞ ❞✐❧❛t❛t✐♦♥ ❢❛❝t♦r ❛♥❞ ❞❡✜♥❡s t❤❡ ❡①t❡♥s✐♦♥ ♦❢

t❤❡ s✉♣♣♦rt✳ ❚❤✐s ❢✉♥❝t✐♦♥ ♠✐♠✐❝s t❤❡ ❛❝t✐♦♥ ♦❢ ❉✐r❛❝s✬s ❞❡❧t❛ ❛♥❞ s❛t✐s❢② t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ♣r♦♣❡rt✐❡s✿

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SLIDE 22

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✻

  • wd(r − d) ✐s ❝♦♥t✐♥✉♦✉s ✐♥ ∀r❀
  • wd(r − d) = 0✱ ✐❢ |r| ≥ 1.5❀

l

wd(r − l) = 1✱ ∀l ∈ N❀

l

(r − l)wd(r − l) = 0✱ ∀l, r❀

l

[wd(r − l)]2 = 1

2✱ ∀l, r✳

❚❤✐s ❣✉❛r❛♥t❡❡s t❤❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ❝♦♥s❡r✈❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢♦r❝❡ ❛♥❞ ✐ts ✜rst ♠♦♠❡♥t ❞✉r✐♥❣ ❛ s♣r❡❛❞✐♥❣ ♦♣❡r❛t✐♦♥ ❜✉t ❝❛♥ ❜❡ ♠❡t ♦♥❧② ♦♥ ❛ ✉♥✐❢♦r♠ ♠❡s❤✳ ❋♦❧❧♦✇✐♥❣ P✐♥❡❧❧✐ ❡t ❛❧✳❬✾❪ ❛♥❞ ▲✐✉ ❡t ❛❧✳ ❬✶✶❪✱ t❤❡ ❦❡r♥❡❧ ❢✉♥❝t✐♦♥ ✐s ✐♠♣r♦✈❡❞ ✉s✐♥❣ ❛ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r ♣♦❧②♥♦♠✐❛❧ ❝♦rr❡❝t✐♦♥✿ ˜ wd =

n

  • i=0

bi(x − s)iwd(x − s) . ✭✷✳✹✶✮ ❚❤✐s st❡♣ ❛❧❧♦✇s t♦ ✉s❡ ♥♦♥ ✉♥✐❢♦r♠ ❣r✐❞s ❛♥❞ ♠❛❦❡s t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ♦❢ t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦❞② s❤❛r♣❡r✳ ❚❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts bi ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ r❡q✉✐r✐♥❣ t♦ t❤❡ ♠♦❞✐✜❡❞ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ t♦ r❡s♣❡❝t t❤❡ r❡♣r♦❞✉❝✐♥❣ ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❜❡❧♦✇✿ ˜ mi =

  • ΩI

(x − s)i ˜ wd(x − s), ds = δi0 . ✭✷✳✹✷✮ ❆❢t❡r s♦♠❡ ♠❛♥✐♣✉❧❛t✐♦♥s✱ ❛ s②♠♠❡tr✐❝ ❧✐♥❡❛r s②st❡♠ ✐s t♦ ❜❡ s♦❧✈❡❞✿       m0 m1 . . . mN . . . . . . . . . . . . mj mj+1 m mN+j . . . . . . . . . . . . mN mN+1 . . . m2N              b0 ✳ ✳ ✳ bj ✳ ✳ ✳ bN        =        1 ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳        , ✭✷✳✹✸✮ ✇❤❡r❡ mj ✐s ❣✐✈❡♥ ❜②✿ mj =

  • ΩI

(x − s)iwd(x − s) ds . ✭✷✳✹✹✮ ■♥ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥s t❤❡ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ wd ❝❛♥ ❜❡ ❣✐✈❡♥ ❛s ❛ ❝❛rt❡s✐❛♥ ♣r♦❞✉❝t ♦❢ wd ✇✐t❤ ✐ts❡❧❢✿ wδ,η,σ = wδ(x − s)wη(y − t)wσ(z − v). ✭✷✳✹✺✮ ❍❡r❡ δ, η, σ ❛r❡ t❤❡ ❞✐❧❛t❛t✐♦♥ ❢❛❝t♦rs ✐♥ t❤❡ t❤r❡❡ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥s✳ ❆s ♠❡♥t✐♦♥❡❞ ❜❡❢♦r❡✱ t❤❡ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ ✐s ❝♦rr❡❝t❡❞ ❛ss✉♠✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❢♦r♠✿ ˜ wd(x − s, t − y, t, z − v) = [b0 + (x − s)b1 + (y − t)b2 + (z − v)b3 + b4(x − s)(y − t) + (y − t)(z − v)b5 + (z − v)(x − s)b6 + (x − s)2b7 + (y − t)2b8 + (z − t)2b9]wd(x − s, ty, t, z − v). ✭✷✳✹✻✮ ❚❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts bi ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ s♦❧✈✐♥❣ t❤❡ ❧✐♥❡❛r s②st❡♠ ✭✷✳✹✷✳

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SLIDE 23

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✼ ❚❤❡ ♠❛tr✐① M✱ ❝❛❧❧❡❞ ♠♦♠❡♥t ♠❛tr✐①✱ ❢♦r t❤r❡❡✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ♣r♦❜❧❡♠s r❡❛❞s ✿ M =                 m0,0,0 m1,0,0 m0,1,0 m0,0,1 m1,1,0 m0,1,1 m1,0,1 m2,0,0 m0,2,0 m0,0,2 m1,0,0 m2,0,0 m1,1,0 m1,0,1 m2,1,0 m1,1,1 m2,0,1 m3,0,0 m1,2,0 m1,0,2 m0,1,0 m1,1,0 m0,2,0 m0,1,1 m1,2,0 m0,2,1 m1,1,1 m2,1,0 m0,3,0 m0,1,2 m0,0,1 m1,0,1 m0,1,1 m0,0,2 m1,1,1 m0,1,2 m1,0,2 m2,0,1 m0,2,1 m0,0,3 m1,1,0 m2,1,0 m1,2,0 m1,1,1 m2,2,0 m1,2,1 m2,1,1 m3,1,0 m1,3,0 m1,1,2 m0,1,1 m1,1,1 m0,2,1 m0,1,2 m1,2,0 m0,2,2 m1,1,2 m2,1,1 m0,3,1 m0,1,3 m1,0,1 m2,0,1 m1,1,1 m1,0,2 m2,1,1 m1,1,2 m2,0,2 m3,0,1 m1,2,1 m1,0,3 m2,0,0 m3,0,0 m2,1,0 m2,0,1 m3,1,0 m2,1,1 m3,0,1 m4,0,0 m2,2,0 m2,0,2 m0,2,0 m1,2,0 m0,3,0 m0,2,1 m1,3,0 m0,3,1 m1,2,1 m2,2,0 m0,4,0 m0,2,2 m0,0,2 m1,0,2 m0,1,2 m0,0,3 m1,1,2 m0,1,3 m1,0,3 m2,0,2 m0,2,2 m0,0,4                 . ✇✐t❤ mi,j,k =

  • ΩI (x − s)i(y − t)j(z − v)k ˜

wd(x − s, t − y, t, z − v) dsdtdv✳

✷✳✹✳✸ ◆✉♠❡r✐❝❛❧ ■♠♣❧❡♠❡♥t❛t✐♦♥

❋✐❣✉r❡ ✷✳✹✿ ❉❡✜♥✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ s✉♣♣♦rt ❝❛❣❡ ✐♥ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥✳ ❚❤❡ ❞❛s❤❡❞ ❧✐♥❡ ✐s t❤❡ ❡♠❜❡❞❞❡❞ ❝✉r✈❡ ❛♥❞ t❤❡ s♦❧✐❞ ❧✐♥❡ ✐s t❤❡ r❡❝t❛♥❣✉❧❛r s✉♣♣♦rt ❝❛❣❡ ΩI✳ • ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ♠❛r❦❡rs ♦♥ t❤❡ ❡♠❜❡❞❞❡❞ ❝✉r✈❡✱ ✷ ❣r✐❞ ♣♦✐♥ts✱ ❣r✐❞ ♣♦✐♥ts ✇✐t❤✐♥ t❤❡ s✉♣♣♦rt✳ ❚❤❡ ✜st st❡♣ ✐s t♦ ❞✐s❝r❡t✐③❡ t❤❡ ❡♠❜❡❞❞❡❞ ❣❡♦♠❡tr② ✐♥t♦ ❛ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ♥♦❞❡s Xi, i = 1, ..., Ne✳ ❆r♦✉♥❞ ❡❛❝❤ ♥♦❞❡ XI ❛ ❝✉❜✐❝✴r❡❝t❛♥❣✉❧❛r ❝❛❣❡ ΩI ✐s ❞❡✜♥❡❞ t❤❛t ❝♦♥t❛✐♥s ❛t ❧❡❛st t❤r❡❡ ♥♦❞❡s ♦❢ ✉♥❞❡r❧②✐♥❣ ♠❡s❤ ✐♥ ❡❛❝❤ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ✭9 ✐♥ 2D ❛♥❞ 27 ✐♥ 3D✮ ❛♥❞ t❤❛t ✇✐❧❧ ❜❡ t❤❡ s✉♣♣♦rt ❢♦r t❤❡ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ ✭✷✳✹✺✮✳ ❚❤❡ ❝❛❣❡ ❛♥❞ t❤❡ ✉♥❞❡r❧②✐♥❣ ♠❡s❤ ❛r❡ s❦❡t❝❤❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✷✳✹✳ ❚❤❡ ❡❞❣❡s ♦❢ t❤❡ ❝❛❣❡ ♠❡❛s✉r❡ 3δ✱ 3η✱ 3σ ✐♥ x, y, z ❞✐r❡❝t✐♦♥ r❡s♣❡❝t✐✈❡❧②✱ ✇❤❡r❡ δ, η, σ ❛r❡ t❤❡ ❞✐❧❛t❛t✐♦♥s ❢❛❝t♦rs✳ ❚♦ ❞❡t❡r♠✐♥❛t❡ ♦❢ s✉♣♣♦rt ❝❡♥tr❡❞ ✐♥ XI✱ t❤❡ ❝❧♦s❡st ♥♦❞❡ t♦ XI✱ xˆ

i,ˆ j,ˆ k✱ ✐s ❢♦✉♥❞

❛♥❞ t❤❡ ❞✐st❛♥❝❡ ∆x = |XI − xˆ

i,ˆ j,ˆ k| ✐s ❝❛❧❝✉❧❛t❡❞❀ t❤❡♥ ❛ s❡t ♦❢ ♥♦❞❡s ♥❡✐❣❤❜♦✉r✐♥❣

i,ˆ j,ˆ k✱ NI = xˆ i+l,ˆ j+m,ˆ k+n, l, m, n = −1, 0, 1 ✐s ❝♦♥s✐❞❡r❡❞ ❛♥❞ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ q✉❛♥t✐t✐❡s

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SLIDE 24

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✽ ❛r❡ ❡✈❛❧✉❛t❡❞✿                    h+

x (XI) = max(|xi,j,k − xi−1,j,k| : xi,j,k, xi−1,j,k ∈ NI),

h−

x (XI) = min(|xi,j,k − xi−1,j,k| : xi,j,k, xi−1,j,k ∈ NI),

h+

y (XI) = max(|yi,j,k − yi,j−1,k| : yi,j,k, yi,j−1,k ∈ NI),

h−

y (XI) = min(|yi,j,k − yi,j−1,k| : yi,j,k, yi,j−1,k ∈ NI),

h+

z (XI) = max(|zi,j,k − zi,j,k−1| : zi,j,k, zi,j,k−1 ∈ NI),

h−

z (XI) = min(|zi,j,k − zi,j,k−1| : zi,j,k, zi,j,k−1 ∈ NI).

✭✷✳✹✼✮ ❇❛s❡❞ ♦♥ t❤❡s❡ ✈❛❧✉❡s✱ t❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ❡❞❣❡s ♦❢ t❤❡ ❝✉❜❡ t❤r♦✉❣❤ t❤❡ ❧♦❝❛❧ ❞✐❧❛t❛t✐♦♥ ❢❛❝t♦r ❛r❡✿ δI = (5 6h+

x (XI) + 1

6h−

x (XI) + 1

9∆x) , ✭✷✳✹✽✮ ηI = (5 6h+

y (XI) + 1

6h−

y (XI) + 1

9∆y) , ✭✷✳✹✾✮ σI = (5 6h+

z (XI) + 1

6h−

z (XI) + 1

9∆z) . ✭✷✳✺✵✮ ❚❤❡ s❡t ♦❢ ❣r✐❞ ♥♦❞❡s t❤❛t ❢❛❧❧ ✇✐t❤✐♥ t❤❡ ❝❛❣❡ ✐s s♦✉❣❤t✿ SI =

  • xi,j,k : |xˆ

i,ˆ j,ˆ k − xi,j,k| < 3

2δI, |yˆ

i,ˆ j,ˆ k − yi,j,k| < 3

2ηI, |zˆ

i,ˆ j,ˆ k − zi,j,k| < 3

2σI

  • ✭✷✳✺✶✮

t❤❡ s♠❛❧❧ ❢r❛❝t✐♦♥

1 9∆x ✐s ❛❞❞❡❞ t♦ ❛✈♦✐❞ t❤❡ s✉♣♣♦rt ❜♦✉♥❞❛r② t♦✉❝❤✐♥❣ s♦♠❡ ♦❢

s✉♣♣♦rt ♥♦❞❡s❀ ■♥ t❤✐s ❝❛s❡ t❤❡ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ ✇♦✉❧❞ ❜❡ ③❡r♦ ❛t t❤♦s❡ ♥♦❞❡✱ ♠❛❦✐♥❣ t❤❡ ♠❛tr✐① ▼✱ ♣r❡✈✐♦✉s❧② ❞❡✜♥❡❞✱ s✐♥❣✉❧❛r✳ ❚❤❡ ❡❧❡♠❡♥ts ♦❢ t❤❡ ♠♦♠❡♥t ♠❛tr✐① ❛r❡ ♥✉♠❡r✐❝❛❧❧② ❡✈❛❧✉❛t❡❞ ✉s✐♥❣✱ ❢♦r ❡①❛♠♣❧❡✱ t❤❡ ♠✐❞✲♣♦✐♥t r✉❧❡✿ mi,j,k =

  • l,h,n∈SI

(xl,h,n − XI)i(yl,h,n − YI)j(zl,h,n − ZI)kwδI,ηI,σI∆Vl,h,n , ✭✷✳✺✷✮ ✇❤❡r❡ ∆Vl,h,n ✐s t❤❡ ✈♦❧✉♠❡ ♦❢ t❤❡ ❝❡❧❧ ❝❡♥tr❡❞ ✐♥ xl,h,n✳ ❚❤❡ ♠❡t❤♦❞♦❧♦❣② ❞❡✈❡❧♦♣❡❞ ❛❧❧♦✇ t❤❡ ❞❡✜♥✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♠♦❞✐✜❡❞ ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥ t♦ ❜❡ ✉s❡❞ ✐♥ t❤❡ ❝♦♥✈♦❧✉t✐♦♥ ✐♥t❡❣r❛❧ ✐♥ ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ❛♥❞ s♣r❡❛❞✐♥❣ ♦♣❡r❛t✐♦♥s✳ ■♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r✱ ❣✐✈❡♥ ❛ ❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t② ✜❡❧❞ ui(x, y, z) ❦♥♦✇♥ ❛t ❛ ❣r✐❞ ♥♦❞❡ xl,h,n ∈ SI✱ t❤❡ ✐♥t❡r♣♦❧❛t❡❞ ✈❛❧✉❡ ❛t ♥♦❞❡ XI ❝❛♥ ❜❡ ❛♣♣r♦①✐♠❛t❡❞ ❜②✿ Ui(XI) = I(ui) =

  • l,h,n∈SI

ui(xl,h,n) ˜ wδI,ηI,σI∆Vl,h,n . ✭✷✳✺✸✮ ❖♥❝❡ t❤❡ ❢♦r❝❡ ❝♦♠♣♦♥❡♥t Fi(XI) ✐s ❢♦✉♥❞ ❢r♦♠ ✭✷✳✸✼✮✱ t❤❡ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ♦❢ s✐♥❣✉❧❛r ❢♦r❝❡s ♦✈❡r t❤❡ ♠❡s❤ ♥♦❞❡s ❝❛♥ ❜❡ ♦❜t❛✐♥❡❞ ✉s✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝♦♥✈♦❧✉t✐♦♥ ♦♣❡r❛t♦r✿ fi(xl,h,n) = C(Fi) =

Ne

  • I=1

Fi(XI) ˜ wδI,ηI,σIǫI∆sI , ✭✷✳✺✹✮

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SLIDE 25

✷✳✹ ■♠♠❡rs❡❞ ❇♦✉♥❞❛r② ▼❡t❤♦❞ ✶✾ ✇❤❡r❡ ∆sI ✐s t❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ❛r❝❤ ❥♦✐♥✐♥❣ XI+ 1

2 t♦ XI− 1 2 ❛♥❞ ǫI ✐s ❛ ❝❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝

str✐♣✲✇✐❞t❤✳ ❚♦ ❞❡t❡r♠✐♥❛t❡ t❤❡ ❝♦rr❡❝t ✈❛❧✉❡ ♦❢ ǫI t❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❢♦r❝❡ ✐♥ t❤❡ ♣♦✐♥t XI ♦❜t❛✐♥❡❞ ❜② ✐♥t❡r♣♦❧❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♥♦❞❡s ♦❢ t❤❡ ✉♥❞❡r❧②✐♥❣ ❣r✐❞ ✐s ❝♦♥s✐❞❡r❡❞✿ Fi(XI) =

  • l,h,n∈SI

fi(xl,h,n) ˜ wδI,ηI,σI∆Vl,h,n . ✭✷✳✺✺✮ ❇② r❡♣❧❛❝✐♥❣ t❤❡ ✈❛❧✉❡s ♦❢ fi ✇✐t❤ t❤♦s❡ t❤❛t ✇♦✉❧❞ ❜❡ ♦❜t❛✐♥❡❞ ❢♦r t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ s♣r❡❛❞✲ ✐♥❣ ♦♣❡r❛t✐♦♥ ✭✷✳✺✹✮✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✐s ♦❜t❛✐♥❡❞✿ Fi(XI) =

Ne

  • K=1

aI,KǫKFi(XK) , i = 1, ..., Ne , ✭✷✳✺✻✮ ✇❤❡r❡ aI,K ✐s t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ ✐♥t❡❣r❛❧ ♣r♦❞✉❝t ♦❢ t❤❡ Ith ❛♥❞ t❤❡ Kth ✇✐♥❞♦✇ ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦✈❡r t❤❡ s✉♣♣♦rt ♦❢ t❤❡ ❢♦r♠❡r ♦♥❡ ♠✉❧t✐♣❧✐❡❞ ❜② t❤❡ ♥♦❞❡ s♣❛❝✐♥❣ ∆SK ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ t✇♦ ♥♦❞❡s✿ aI,K = ∆SK

  • l,h,n∈SI

˜ wδI,ηI,σI(xl,h,k − XI) ˜ wδI,ηI,σI(xl,h,k − XK)∆Vl,h,n . ✭✷✳✺✼✮ ■♥ ♠❛tr✐① ♥♦t❛t✐♦♥✱ ❛♥❞ ✐♠♣♦s✐♥❣ t❤❛t t❤❡ ❧♦❝❛❧ ✇✐❞t❤ ǫ ✐s ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t ♦❢ t❤❡ ❛❝t✉❛❧ ❢♦r❝❡ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ Fi✱ t❤❡ ❧✐♥❡❛r s②st❡♠ ✭✷✳✺✻✮ ❝❛♥ ❜❡ ✇r✐tt❡♥ ❛s✿ A ǫ = 1 . ✭✷✳✺✽✮ ❚❤❡ ❝♦♥❞✐t✐♦♥✐♥❣ ♦❢ t❤❡ ♠❛tr✐① A ❞❡♣❡♥❞s ♦♥ t❤❡ r❛t✐♦ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ♥♦❞❡ s♣❛❝✐♥❣ δsK ❛♥❞ t❤❡ ❡✉❧❡r✐❛❧ ❣r✐❞ s✐③❡✳ ❚❤✐s ❧❡❛❞ t♦ ❝❤♦♦s❡ ❛ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ♥♦❞❡s t♦ ❞✐s❝r❡t✐③❡ t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦❞② s✉❝❤ t❤❛t t❤❡ ❛❜♦✈❡ r❛t✐♦ ✐s ♥❡❛r ♦♥❡✳

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SLIDE 26

✷✳✺ ❋✐❧❛♠❡♥t ●♦✈❡r♥✐♥❣ ❊q✉❛t✐♦♥s ✷✵

✷✳✺ ❋✐❧❛♠❡♥t ●♦✈❡r♥✐♥❣ ❊q✉❛t✐♦♥s

❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♠♦❞❡❧ ✐s ❝r✉❝✐❛❧ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ♦❜t❛✐♥ ♣❤②s✐❝❛❧ r❡s✉❧ts ❢r♦♠ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s✳ ■♥ t❤❡ ♣r❡s❡♥t st✉❞② t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐s ❛ss✉♠❡❞ t♦ ❜❡✿

  • ✢❡①✐❜❧❡✿ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❝❛♥ ❜❡♥❞ ✐♥ t❤❡ s♣❛❝❡ ❛♥❞ r❡❛❝ts t♦ ❛ ✢❡①✉r❛❧ ❢♦r❝❡ ❣❡♥❡r✲

❛t✐♥❣ ❛ r❡st♦r✐♥❣ ❢♦r❝❡✳

  • ✐♥❡①t❡♥s✐❜❧❡✿ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❧❡♥❣t❤ r❡♠❛✐♥s ❝♦♥st❛♥t ❞✉r✐♥❣ ✐ts ♠♦t✐♦♥ ❡✈❡♥ ✐❢ ❛

s②st❡♠ ♦❢ ❡①t❡r♥❛❧ ❢♦r❝❡s ✐s ❛❝t✐♥❣ ♦♥ ✐t✳

  • ♠❛ss✐✈❡✿ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❤❛s ✐ts ♦✇♥ ♠❛t❡r✐❛❧ ❞❡♥s✐t② ρs ❞✐✛❡r❡♥t✱ ✐♥ ❣❡♥❡r❛❧✱ ❢r♦♠

t❤❡ s✉rr♦✉♥❞✐♥❣ ✢✉✐❞ ❞❡♥s✐t② ρf✳ ❆ ❝✉r✈✐❧✐♥❡❛r ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ s ✐s ✉s❡❞ t♦ s♣❡❝✐❢② t❤❡ ♣♦s✐t✐♦♥ ❛❧♦♥❣ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t✳ ❚❤❡ ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r ❛ ✜❧❛♠❡♥t✱ ✇r✐tt❡♥ ✐♥ ❛ ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ❢♦r♠✱ ✐s✿ ∆ρ∂2X ∂t2 = ∂ ∂s(T ∂X ∂s ) − KB ∂4X ∂s4 + ∆ρg − F , ✭✷✳✺✾✮ ✇❤❡r❡ s ✐s t❤❡ ❛r❝❧❡♥❣t❤✱ ∆ρ ❞❡♥♦t❡s t❤❡ ❞❡♥s✐t② ❞✐✛❡r❡♥❝❡ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❛♥❞ t❤❡ s✉rr♦✉♥❞✐♥❣ ✢✉✐❞✱ X(s, t) = (X(s, t), Y (s, t), Z(s, t))T ✐s t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♣♦s✐t✐♦♥ ✱ T ✐s t❤❡ t❡♥s✐♦♥ ❛❧♦♥❣ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t✱ KB ✐s t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ r✐❣✐❞✐t②✱ g ✐s t❤❡ ❣r❛✈✐t② ❛❝❝❡❧❡r✲ ❛t✐♦♥ ❛♥❞ ✱ F (s, t) = (Fx(s, t), Fy(s, t), Fz(s, t))T ✐s t❤❡ ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ❢♦r❝❡ ❡①❡rt❡❞ ♦♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❜② s✉rr♦✉♥❞✐♥❣ ✢✉✐❞✳ ■♥ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✺✾✮ t❤❡r❡ ❛r❡ ❢♦✉r ✉♥❦♥♦✇♥s ✭♣♦✲ s✐t✐♦♥ ✈❡❝t♦r X(s, t) ❛♥❞ t❤❡ t❡♥s✐♦♥ T(s, t)✮ ❛♥❞ ❛♥♦t❤❡r ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s ♥❡❡❞❡❞ t♦ ❝❧♦s❡ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠✳ ❚❤❡ ✐♥❡①t❡♥s✐❜✐❧✐t② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✐s t❤❡ ❝♦♥str❛✐♥ t❤❛t ❧❡❛❞s t♦ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝❧♦s✉r❡ ❡q✉❛✲ t✐♦♥✿ ∂X ∂s · ∂X ∂s = 1 . ✭✷✳✻✵✮ ❚❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ♠✉st ❜❡ s♣❡❝✐✜❡❞ ❛t t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ✭s = L✮ ❛♥❞ ❛t t❤❡ ✜①❡❞ ❡♥❞ ✭s = 0✮ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t✳ ❆t t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ✇❡ ❤❛✈❡ t❤❛t✿ T(L, t) = 0, ∂2X(L, t) ∂s2 = 0 . ✭✷✳✻✶✮ ❆t t❤❡ ✜①❡❞ ❡♥❞ t✇♦ ❞✐✛❡r❡♥t t②♣❡s ♦❢ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ♠❛② ❜❡ ❝❤♦s❡♥✳ ❚❤❡ ✜rst ♦♥❡ ✐s t❤❡ s✐♠♣❧② s✉♣♣♦rt❡❞ ❝♦♥❞✐t✐♦♥✿ X(0, t) = X0, ∂2X(0, t) ∂s2 = 0 , ✭✷✳✻✷✮ ❛♥❞ t❤❡ ♦t❤❡r ♦♥❡ ✐s t❤❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ❝♦♥❞✐t✐♦♥ X(0, t) = X0, ∂X(0, t) ∂s = α . ✭✷✳✻✸✮ ❯s✐♥❣ t❤❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ❝♦♥❞✐t✐♦♥✱ ✐t ✐s ♣♦ss✐❜❧❡ t♦ ✐♠♣♦s❡ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t s❧♦♣❡ ❛t t❤❡ ✜①❡❞ ❡♥❞✳ ❚❤✐s ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✇✐❧❧ ❜❡ ❡♠♣❧♦②❡❞ ❢♦r t❤❡ ❝❛❧❝✉❧❛t✐♦♥ ❧❛t❡r✳

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SLIDE 27

✷✳✻ ❉✐s❝r❡t✐s❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❋✐❧❛♠❡♥t ❊q✉❛t✐♦♥ ✷✶

✷✳✺✳✶ ◆♦♥✲✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❊q✉❛t✐♦♥s

❚❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✺✾✮ ❛♥❞ ✭✷✳✻✵✮ ❝❛♥ ❜❡ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❡❞ ❜② ✐♥tr♦❞✉❝✐♥❣ ❛♥❞ ❛♣♣❧②✲ ✐♥❣ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝ s❝❛❧❡s✿

  • ❆ ❝❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝ ❧❡♥❣t❤ Lc ♦❢ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠ ❢♦r t❤❡ ♣♦s✐t✐♦♥ X ❛♥❞ t❤❡ ❛r❝❧❡♥❣t❤

s✳ Lc ✐s ❛ss✉♠❡❞ t♦ ❜❡ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❧❡♥❣t❤ ✐❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐s st❛♥❞✐♥❣ ❛❧♦♥❡ ✐♥ ❛ ✉♥✐❢♦r♠ ✢♦✇✳ ❖t❤❡r✇✐s❡✱ ✐❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐♥ ♣❧❛❝❡❞ ❜❡❤✐♥❞ ❛ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r✱ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❞✐❛♠❡t❡r D ✐s t❛❦❡♥ ❛s ❝❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝ ❧❡♥❣t❤✳

  • ❚❤❡ ❢❛r✲✜❡❧❞ ✈❡❧♦❝✐t② U∞ ❢♦r t❤❡ ✈❡❧♦❝✐t②✳
  • U∞/Lc ❢♦r t✐♠❡✳
  • ∆ρU 2

∞/Lc ❢♦r t❤❡ ❧❛❣r❛♥❣✐❛♥ ❢♦r❝❡ ❛❝t✐♥❣ ♦♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t✳

❚❤✐s ②✐❡❧❞s ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ q✉❛♥t✐t✐❡s ❞❡♥♦t❡❞ ❜② ❛st❡r✐s❦✱ ✐✳❡✿ X∗ = X/Lc ✭✷✳✻✹✮ t∗ = U∞t/Lc ✭✷✳✻✺✮ F ∗ = F Lc/∆ρU 2

✭✷✳✻✻✮ ❙❝❛❧✐♥❣ ✭✷✳✺✾✮ ❛♥❞ ✭✷✳✻✵✮ ✇✐t❤ r❡❧❛t✐♦♥s ✭✷✳✻✮✲✭✷✳✽✮✱ t❤❡ ♥♦♥✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐③❡❞ ❡q✉❛✲ t✐♦♥s ❛r❡✿ ∂2X∗ ∂t∗2 = ∂ ∂s∗(T ∗∂X∗ ∂s∗ ) − K∗

B

∂4X∗ ∂s∗4 + Ri g |g| − F ∗ ✭✷✳✻✼✮ ❋r♦♠ ♥♦✇ ♦♥ ✇❤❡♥ ✉s✐♥❣ t❤✐s ❡q✉❛t✐♦♥s t❤❡ ❛st❡r✐s❦s ✇✐❧❧ ❜❡ ♦♠✐tt❡❞✳

✷✳✻ ❉✐s❝r❡t✐s❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❋✐❧❛♠❡♥t ❊q✉❛t✐♦♥

✷✳✻✳✶ ❚✐♠❡ ❆♥❞ ❙♣❛❝❡ ❉✐s❝r❡t✐s❛t✐♦♥

❇❡❝❛✉s❡ ♦❢ ✐ts ❝♦♠♣❧❡①✐t②✱ ❛♥ ❛♥❛❧②t✐❝❛❧ s♦❧✉t✐♦♥ ✐s ❛✈❛✐❧❛❜❧❡ ❢♦r t❤❡ s❡t ♦❢ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✺✾✮ ❛♥❞ ✭✷✳✻✵✮ ✉♥❞❡r t❤❡ ❤②♣♦t❤❡s✐s t❤❛t KB = 0 ❛♥❞ ♦♥❧② ✐❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐s s✉❜❥❡❝t❡❞ t♦ ❛ s♠❛❧❧ ❛♠♣❧✐t✉❞❡ ♠♦t✐♦♥ ❬✶✷❪✳ ❚❤❡s❡ ❛ss✉♠♣t✐♦♥s ❛r❡ ♦❢t❡♥ t♦♦ r❡str✐❝t✐✈❡ ❛♥❞✱ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ r❡❝r❡❛t❡ ❛ ♠♦r❡ ♣❤②s✐❝❛❧ r❡s✉❧ts ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♠♦t✐♦♥✱ ❛ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❛♣♣r♦❛❝❤ ❤❛✈❡ t♦ ❜❡ ✉s❡❞✳ ■♥ t❤❡ ♥❡①t s❡❝t✐♦♥ ✇✐❧❧ ❜❡ ♣r❡s❡♥t❡❞ t❤❡ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ♠❡t❤♦❞ ❡♠♣❧♦②❡❞ t♦ s♦❧✈❡ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♣r♦❜❧❡♠✳ ✷✳✺✳

X X X X X X X

... ...

Ti Xi

1 N 2 N+1 N+2 ❋✐❣✉r❡ ✷✳✺✿ ❱❛r✐❛❜❧❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t ❢♦r ❛ ✢❡①✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥t✳ ❚❤❡ r❡❞ • ✐s t❤❡ ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ♥♦❞❡✱ ✇❤✐❧❡ t❤❡ ❜❧✉❡ ① ✐s t❡♥s✐♦♥ ♥♦❞❡✳ ❋♦❧❧♦✇✐♥❣ ❍✉❛♥❣ ❡t ❛❧✳✬s ❢♦r♠✉❧❛t✐♦♥ ❬✶✷❪✱ t❤❡ ❞✐s❝r❡t✐s❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❣♦✈❡r♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ✐s ♣r❡❢♦r♠❡❞ ✐♥ ❛ st❛❣❣❡r❡❞ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✷✳✺✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥t

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SLIDE 28

✷✳✼ ❇♦✉♥❞❛r② ❈♦♥❞✐t✐♦♥s ✷✷ ✐s ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ ✇✐t❤ ❛ ✜♥✐t❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ▲❛❣r❛♥❣✐❛♥ ♥♦❞❡s Xi❀ t❡♥s✐♦♥ ♥♦❞❡s Ti ❛r❡ ♣❧❛❝❡❞ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ ♠❛r❦❡rs✳ ❚❤❡ ♥♦❞❡s i = −1, N + 1, N + 2 ❛r❡ ❣❤♦st ♥♦❞❡s ❛♥❞ t❤❡② ❛r❡ ✉s❡❞ ♦♥❧② t♦ ✐♠♣♦s❡ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s✳ ❚❤❡ t✐♠❡ ❛♥❞ s♣❛❝❡ ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ s❡t ♦❢ ❡q✉❛t✐♦♥s t♦ ❜❡ s♦❧✈❡❞ r❡❛❞s✿

Xn+1−2Xn+Xn−1 ∆t2

= Ds(T n+1DsXn+1) − KBDssssXn+1 + Ri g

|g| + F n

, ✭✷✳✻✽✮ DsXn+1 · DsXn+1 = 1 , ✭✷✳✻✾✮ ✇❤❡r❡ Ds ❛♥❞ Dssss ❛r❡ t❤❡ ❞✐s❝r❡t❡ ❝♦✉♥t❡r♣❛rt ♦❢ ✜rst ❛♥❞ ❢♦✉rt❤ ♦r❞❡r ❞❡r✐✈❛t✐✈❡s r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ♣❛r❛♠❡tr✐❝ ❝♦♦r❞✐♥❛t❡ s✳ ❚❤❡ t❡♥s✐♦♥ ❛♥❞ t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ t❡r♠ ✐♥ ✭✷✳✻✽✮ ❛r❡ ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ ❛s ❢♦❧❧♦✇ ❢♦r ♥♦❞❡s i ∈ [2, N − 2]✿          Ds(TDsX) = Ti(Xi+1−Xi)−Ti−1(Xi−Xi−1)

∆s2

KBDssssX = KB

Xi−2−4Xi−1+6Xi−4Xi+1+Xi+2 ∆s4

DsX · DsX = (Xi+1−Xi)·(Xi+1−Xi)

∆s2

✭✷✳✼✵✮ ❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ r❡❧❛t✐♦♥s ✭✷✳✼✵✮ ❛♥❞ ❛❧❣❡❜r❛✐❝❛❧❧② r❡❛rr❛♥❣✐♥❣ t❤❡ t❡r♠s✱ ✐t ✐s ♣♦ss✐❜❧❡ t♦ ✜♥❞ ❛ s✉✐t❛❜❧❡ ❢♦r♠ ❢♦r ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✻✽✮✿ − αXn+1

i−2 + (T n+1 j

+ 4α)Xn+1

i−1 − [β + T n+1 i+1 + T n+1 i

+ 6α]Xn+1

i

+ (T n+1

i+1 + 4α)Xn+1 i+1 − αXn+1 i+2 + X∗ = 0

, ✭✷✳✼✶✮ ✇✐t❤✿

  • α = KB

∆s2✱

  • β = ∆s2

∆t ✱

  • X∗ = 2Xn − Xn−1✳

❚❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ❢♦r t❤❡ ♥♦❞❡s i = 1, N −1, N ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ ❛♣♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❝♦rr❡❝t ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❛t t❤❡ ✜①❡❞ ❛♥❞ ❛t t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t✳

✷✳✼ ❇♦✉♥❞❛r② ❈♦♥❞✐t✐♦♥s

✷✳✼✳✶ ❋✐①❡❞ ❡♥❞

❆t t❤❡ ✜①❡❞ ❡♥❞ s = 0✱ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❡q✉❛t✐♦♥ ❝❛♥ ❜❡ ❝♦♥✈❡♥✐❡♥t❧② r❡❛rr❛♥❣❡❞✳ ❆ss✉♠✐♥❣ DssssX = 0✱ ♠✉❧t✐♣❧②✐♥❣ ❜② DsX ❜♦t❤ s✐❞❡s ♦❢ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛♥❞ r❡♠❡♠❜❡r✲ ✐♥❣ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✭✷✳✻✷✮✱ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✺✾✮ r❡❞✉❝❡s t♦✿ ∂T ∂s + T ∂2X ∂s2 · ∂X ∂s + (Rig g + F ) · ∂X ∂s = 0 , ✭✷✳✼✷✮ ♦r✱ ✐♥ ✐ts ❞✐s❝r❡t❡ ❝♦✉♥t❡r♣❛rt✿ DsT n+1 + T n+1DsDsXn+1 · DsXn+1 + (Rig g + F n) · DsXn+1 = 0 . ✭✷✳✼✸✮

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SLIDE 29

✷✳✼ ❇♦✉♥❞❛r② ❈♦♥❞✐t✐♦♥s ✷✸ ❊q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✼✷✮ ❝❛♥ ❜❡ ❞✐s❝r❡t✐③❡❞ ✐♥ t❤❡ s❛♠❡ ♠❛♥♥❡r ❡♠♣❧♦②❡❞ ❢♦r ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✺✾✮ ❛♥❞ ✐t r❡❞✉❝❡s t♦✿ T n+1

1

− T n+1 ∆s + (T1 + T0)(Xn+1

−1 − 2Xn+1

+ Xn+1

1

∆s2 ) · (Xn+1

1

− Xn+1

−1 )

2∆s + + (F n + Rig g ) · (Xn+1

1

− Xn+1

−1 )

2∆s . ✭✷✳✼✹✮ ❚❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐♦♥ ❛t t❤❡ ❣❤♦st ♣♦✐♥t X−1 ❝❛♥ ❜❡ ❡❛s✐❧② ❢♦✉♥❞ ❢r♦♠ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❛s ❢♦❧❧♦✇✿          Xn+1

−1 − 2Xn+1

+ Xn+1

1

= 0 , ❢♦r t❤❡ s✐♠♣❧② s✉♣♣♦rt❡❞ ✜❧❛♠❡♥t✳ Xn+1

1

− Xn+1

−1

= 2∆sα , ❢♦r t❤❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ✜❧❛♠❡♥t✳ Xn+1

s=0 = Xn+1

. ✭✷✳✼✺✮ ❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ t❤❡ ✈❛❧✉❡ ❢♦r Xn+1

−1

✐♥ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✼✹✮✱ t❤❡ ✜♥❛❧ ❢♦r♠ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❡q✉❛t✐♦♥ ❛t t❤❡ ✜①❡❞ ❡♥❞ ❢♦r t❤❡ s✐♠♣❧② s✉♣♣♦rt❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ❝❛♥ ❜❡ ✇r✐tt❡♥ ❛s✿ T n+1

1

− T n+1 + (F n + Rig g ) · (Xn+1

1

− X0) = 0 , ✭✷✳✼✻✮ ❛♥❞ ❢♦r t❤❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s✿ ∆s(T n+1

1

− T n+1 ) + (T1 + T0)(Xn+1

1

− Xn+1 − 2∆sα ∆s2 ) · α + (F n + Rig g ) · α∆s . ✭✷✳✼✼✮

✷✳✼✳✷ ❋r❡❡ ❡♥❞

❆t t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ✭s = L✮✱ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ✭✷✳✻✶✮ tr❛♥s❧❛t❡s ✐♥✿          Xn+1

N−1 − 2Xn+1 N

+ Xn+1

N+1 = 0

Xn+1

N

− 2Xn+1

N+1 + Xn+1 N+2 = 0 ⇒ XN+2 − 3XN + 2XN−1 = 0

T n+1

N+1 = −T n+1 N

. ✭✷✳✼✽✮ ❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ t❤❡ ✈❛❧✉❡s ❢♦r Xn+1

N+1 ❛♥❞ Xn+1 N+2 ✐♥ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✷✳✻✽✮✱ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥s ❢♦r

♥♦❞❡ i = N − 1 r❡s✉❧t − αXn+1

N−3 + (T n+1 i

+ 4α)XN−2 − [β + T n+1

i+1 + T n+1 i

+ 5α]Xn+1

N−1+

(T n+1

i+1 + 2α)Xn+1 N

+ X∗ = 0 , ✭✷✳✼✾✮ ✇❤✐❧❡ ❢♦r ♥♦❞❡ i = N ✐t ✐s✿ −αXn+1

N−2 + (2T n+1 i

+ 2α)Xn+1

N−1 − [β + α + 2T n+1 i

]Xn+1

N

+ X∗ = 0 . ✭✷✳✽✵✮ ■t ✐s ✇♦rt❤ t♦ ♥♦t❡ t❤❛t t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❞♦❡s ♥♦t ❝♦rr❡s♣♦♥❞ t♦ ❛ t❡♥s✐♦♥ ♣♦✐♥t✳ ❚❤✉s✱ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ♦❜t❛✐♥ ❞✐s❝r❡t❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ❢♦r T(L, t)✱ ❛ ❧✐♥❡❛r ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ♦❢ t❡♥s✐♦♥ ✐s ❤②♣♦t❤❡s✐③❡❞ ❜❡t✇❡❡♥ N ❛♥❞ N + 1✳

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SLIDE 30

✷✳✽ ◆✉♠❡r✐❝❛❧ ❘❡s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ ❋✐❧❛♠❡♥t✬s ❊q✉❛t✐♦♥ ✷✹

✷✳✽ ◆✉♠❡r✐❝❛❧ ❘❡s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ ❋✐❧❛♠❡♥t✬s ❊q✉❛t✐♦♥

❚❤❡ r❡❧❛t✐♦♥s ✭✷✳✼✵✮✱ ✭✷✳✼✷✮✱✭✷✳✼✾✮ ❛♥❞ ✭✷✳✽✵✮ r❡♣r❡s❡♥t ❛ s❡t ♦❢ 4N + 1 ♥♦♥✲❧✐♥❡❛r ❡q✉❛t✐♦♥s ✐♥ t❤❡ ✉♥❦♥♦✇♥s T0✱ Ti✱ Xn+1

i

✳ ❚❤❡ s②st❡♠ ❝❛♥ ❜❡ ❝♦♥✈❡♥✐❡♥t❧② ♣✉t ✐♥ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❢♦r♠✿                        F1(Xn+1

1

, T n+1

1

, T n+1 ) = 0 F2(Xn+1

2

, T n+1

1

) = 0 ✳ ✳ ✳ Fi(Xn+1

i

, T n+1

i

) = 0 ✳ ✳ ✳ F4N+1(Xn+1

N

, T n+1

N

) = 0 ✭✷✳✽✶✮ ✇❤❡r❡ Fi r❡♣r❡s❡♥t t❤❡ i✲th ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ i✲th ❧❛❣r❛♥❣✐❛♥ ♥♦❞❡✳ ❇❡❝❛✉s❡ ♦❢ ♥♦♥ ❧✐♥❡❛r✐t②✱ t❤❡ ✐t❡r❛t✐✈❡ ◆❡✇t♦♥✲❘❛♣❤s♦♥ ♠❡t❤♦❞ ❤❛s ❜❡❡♥ ❡♠♣❧♦②❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ s♦❧✈❡ t❤❡ s②st❡♠ ✭✷✳✽✶✮✳ ■t ❝♦♥s✐sts ✐♥ s♦❧✈✐♥❣✱ ❛t ❡❛❝❤ t✐♠❡ st❡♣✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❧✐♥❡❛r✐③❡❞ s②st❡♠ k t✐♠❡s ✉♥t✐❧ ❝♦♥✈❡r❣❡♥❝❡✿    J(u(k))δu(k) = −F k(u(k)) δu(k+1) = u(k+1) − u(k) ✭✷✳✽✷✮ ✇❤❡r❡✿

  • u ✐s t❤❡ ✈❡❝t♦r ❝♦♥t❛✐♥✐♥❣ t❤❡ ✉♥❦♥♦✇♥s✿

u = (T0, T1, x1, y1, z1, T2, x2, y2, z2, . . . , TN, xN, yN, zN)T

  • J ✐s t❤❡ ❏❛❝♦❜✐❛♥ ♠❛tr✐① ❝♦♥t❛✐♥✐♥❣ t❤❡ ❞❡r✐✈❛t✐✈❡s ♦❢ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✽✶✮ ✇✐t❤

r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ✉♥❦♥♦✇♥s ui✿ J =         

∂F (k)

1

∂u1 ∂F k

1

∂u2

. . .

∂F (k)

1

∂uN ∂F (k)

2

∂u1 ∂F (k)

2

∂u2

. . .

∂F (k)

2

∂uN

✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳✳✳ ✳ ✳ ✳

∂F (k)

N

∂u1 ∂F (k)

N

∂u2

. . .

∂F (k)

N

∂uN

        

  • F k ✐s t❤❡ ✈❡❝t♦r ❝♦♥t❛✐♥✐♥❣ t❤❡ r❡s✐❞✉❛❧ ♦❢ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✽✶✮ ❛t t❤❡ ❦✲t❤ ✐t❡r❛t✐♦♥✳

❚❤❡ s✉♣❡rs❝r✐♣t •(n+1) ✐s ♦♠✐tt❡❞ ❢♦r ❝❧❛r✐t②✳ ❈♦♥✈❡r❣❡♥❝❡ ✐s ❝♦♥s✐❞❡r❡❞ t♦ ❜❡ r❡❛❝❤❡❞ ✐❢ t❤❡ ♠❛①✐♠✉♠ r❡s✐❞✉❛❧ ♦❢ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✷✳✽✶✮ ✐s ❧❡ss t❤❛♥ 10−10✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♠♦❞❡❧ ✐s ✐♠♣❧❡♠❡♥t❡❞ ✐♥s✐❡❞ ❛ ◆❛✈✐❡r✲❙t♦❦❡❞ s♦❧✈❡r ❛♥❞ ✐t ✐s ✉s❡❞ t♦ ✉♣❞❛t❡ t❤❡ ♣♦s✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♦❜❥❡❝t ❞✉r✐♥❣ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s✳

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SLIDE 31

❈❤❛♣t❡r ✸ ❱❛❧✐❞❛t✐♦♥

❚❤✐s ❝❤❛♣t❡r ✐s ❞❡❞✐❝❛t❡❞ t♦ t❤❡ ✈❛❧✐❞❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❝♦❞❡ ❛♥❞ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥s ✇✐t❤ ♣r❡✈✐♦✉s ✇♦r❦s ✇✐❧❧ ❜❡ ♣r❡s❡♥t❡❞✳ ■♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ t❡st ❝❛s❡s ✇✐❧❧ ❜❡ ♣r♦♣♦s❡❞✱ ✇✐t❤ t❤❡ ❛✐♠ ♦❢ t❡st✐♥❣ t❤❡ ❝♦❞❡ ✐♥ ❛❧❧ ♦❢ ✐ts ♣❛rt ❛♥❞ ✐♥ ❞✐✛❡r❡♥t s✐t✉❛t✐♦♥s✿

  • P✉r❡ ❣r❛✈✐t② ❞r✐✈❡♥ ✜❧❛♠❡♥t✿ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐s ❞r♦♣♣❡❞ ❢r♦♠ ❛♥ ✐♥✐t✐❛❧ ❛♥❣❧❡ ❛♥❞ ✐t

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❋✐❣✉r❡ ✸✳✷✿ P✉r❡ ❣r❛✈✐t② ❞r✐✈❡♥ ✜❧❛♠❡♥t ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡ ✇✐t❤ st✐✛❡r ✜❧❛♠❡♥t✳ ✭❛✮ t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② ❛♥❞ ✈❛❧✐❞❛t✐♦♥ ❛❣❛✐♥st ❍✉❛♥❣ ❡t ❛❧✳ ✭❜✮ ❙✉♣❡r♣♦s✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ♣♦s✐t✐♦♥s ❜❡t✇❡❡♥ ✵ ❛♥❞ ✵✳✽ t✐♠❡ ✉♥✐t✳

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✸✳✷ ❙✐♥❣❧❡ ❋✐❧❛♠❡♥t ✐♥ ❛ ❯♥✐❢♦r♠ ❋❧♦✇ ✷✽

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SLIDE 38

✸✳✸ ❍✐♥❣❡❞ ❋✐❧❛♠❡♥t ❜❡❤✐♥❞ ❛ ✷❉ ❈✐r❝✉❧❛r ❈②❧✐♥❞❡r ✸✷ ❛ ❝❧❡❛r s②♠♠❡tr② ❜r❡❛❦✐♥❣ ✐s ♦❜s❡r✈❡❞✳ ❆❢t❡r ❛ tr❛♥s✐❡♥t✱ ✐♥ ❜♦t❤ ❝❛s❡s✱ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t st❛rts t♦ ✢❛♣ ♣❡r✐♦❞✐❝❛❧❧② ✐♥ t❤❡ ✉♣♣❡r ♣❛rt ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ❚❤❡ r❡s✉❧ts ❛r❡ s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✸✳✽✿

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❋✐❣✉r❡ ✸✳✽✿ ❋✐❧❛♠❡♥t ✢❛♣♣✐♥❣ ❜❡❤✐♥❞ ❛ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r✳ ✭❛✮ ❋r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥✳ ✭❜✮ ❋✐❡❧❞ s♥❛♣s❤♦t ♦❢ u ✈❡❧♦❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t ❢♦r t❤❡ s♦❢t❡r ✜❧❛♠❡♥t ✭❝✮ ❋✐❡❧❞ s♥❛♣s❤♦t ♦❢ u ✈❡❧♦❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t ❢♦r t❤❡ st✐✛❡r ✜❧❛♠❡♥t✳ ▲✐tt❧❡ ❞✐✛❡r❡♥❝❡s ✇❡r❡ ❢♦✉♥❞ ❝♦♠♣❛r✐♥❣ t❤❡ r❡s✉❧ts ✇✐t❤ ❇❛❣❤❡r✐ ❡t ❛❧✳ ■♥ ♣❛rt✐❝✲ ✉❧❛r ❛ ❞✐✛❡r❡♥❝❡ ✐♥ ✢❛♣♣✐♥❣ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ 4✪ ❛♥❞ 7✪ ❢♦r t❤❡ s♦❢t❡r ❛♥❞ st✐✛❡r ❝❛s❡✱ r❡s♣❡❝t✐✈❡❧②✱ ❤♦✇❡✈❡r✳ t❤❡ ♣❤②s✐❝s ♦❢ t❤❡ ♣r♦❜❧❡♠ ✐s r❡s♣❡❝t❡❞ ❛♥❞ s②♠♠❡tr② ❜r❡❛❦✐♥❣ ✐s ❝❧❡❛r ❢♦r ❜♦t❤ ❝❛s❡s ❛♥❞ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❞✐✛❡r❡♥❝❡s ✐♥ ❢r❡q✉❡♥❝② ♠❛② ❜❡ ❝❛✉s❡❞ ❜② t❤❡ ❞✐✛❡r❡♥t ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ♠❡t❤♦❞ ✉s❡❞ ❢♦r t✇♦ ❝❛s❡s ❝♦♠♣❛r❡❞✳

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SLIDE 39

❈❤❛♣t❡r ✹ ❘❡s✉❧ts

■♥ t❤✐s ❝❤❛♣t❡r t❤❡ r❡s✉❧ts ♦❢ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✇✐❧❧ ❜❡ s❤♦✇♥✳ ❆ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r st❛♥❞s ✐♥ ❛♥ ✉♥♣❡rt✉r❜❡❞ ✉♥✐❢♦r♠ ✢♦✇ ❛t Re = 200 ❛♥❞ ❛ s❡r✐❡s ♦❢ ✢❡①✐❜❧❡✱ ✐♥❡①t❡♥s✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ✐♥ t❤❡ r❡❛r ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❛♥❞ ❛r❡ ❢r❡❡ t♦ ♠♦✈❡ ✐♥ ❛♥② s♣❛❝❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ❝❧❛♠♣❡❞ ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ✐s ❝♦♥✈❡♥✐❡♥t❧② ✉s❡❞ ✐♥st❡❛❞ ♦❢ t❤❡ s✐♠♣❧② s✉♣♣♦rt❡❞ ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ❜❡❝❛✉s❡ ✐t ✐s ♠♦r❡ r❡❛❧✐st✐❝ ❛♥❞ ❝❧♦s❡r t♦ ❛ ♣♦ss✐❜❧❡ ❢✉t✉r❡ ✐♠♣❧❡♠❡♥t❛t✐♦♥ ♦❢ ❛♥ ❛♥❝❤♦r✐♥❣ s②st❡♠ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥ ❡♥❣✐♥❡❡r✐♥❣ ❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥s s✉❝❤ ❛s ✐♥ ❡①♣❡r✐♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ❘❡②♥♦❧❞s ♥✉♠❜❡r ❝❤♦s❡♥ ✐s ❥✉st ❛❜♦✈❡ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐t② t❤r❡s❤♦❧❞ ❣✉❛r❛♥t❡❡✐♥❣ ❛ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ✢♦✇ ❛♥❞✱ ❛t t❤❡ s❛♠❡ t✐♠❡✱ ❛❧❧♦✇✐♥❣ t♦ ✈✐s✉❛❧✐③❡ t❤❡ ❡✛❡❝t ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ♦♥ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ t❤❛t ♠❛② ❜❡ ❛✛❡❝t❡❞ ❜② t❤❡ ♣r❡s❡♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ✢❡①✐❜❧❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ ♣❛❝❦❡❞ ❛❧♦♥❣ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ✐♥ t✇♦ ❞✐✛❡r❡♥t ✇❛②s✿

  • ❙♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣✳
  • ❉❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣✳

❚❤❡ s♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ♣r♦✈✐❞❡s 8 ❡q✉✐s♣❛❝❡❞ ✜❧❛♠❡♥ts✱ ✇❤❡r❡❛s t❤❡ ❞❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ♣r♦✲ ✈✐❞❡s 32 ❡q✉✐s♣❛❝❡❞ ✜❧❛♠❡♥ts✳ ■♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ❝❛s❡ t❤❡ s♣❛❝❡ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐s ❝♦♥s✐❞❡r❛❜❧② r❡❞✉❝❡❞ ❛♥❞ t❤✐s ♠❛② ❤❛✈❡ ♥♦t ♥❡❣❧✐❣✐❜❧❡ ❝♦♥s❡q✉❡♥❝❡s ♦♥ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ✇✐r❡s✳ ❋♦r ❡❛❝❤ ♦❢ t❤❡s❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ♣❛r❛♠❡t❡rs ✇✐❧❧ ❜❡ t❡st✿

  • ❚❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts L✳
  • ❚❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss Kb✳

■♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r✱ ❛s s❤♦✇♥ ❧❛t❡r✱ t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss ✐s ❝❤♦s❡♥ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝r✐t❡r✐❛✿ ✐♥ ♦♥❡ ❝❛s❡ Kb ✐s t❛❦❡♥ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ❛❝❝♦r❞ t❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts✱ fn✱ ✇✐t❤ ❢r❡q✉❡♥❝② fs ♦❢ t❤❡ ✈♦rt❡① s❤❡❞❞✐♥❣✱ ♣❡r✐♦❞✐❝❛❧❧② ❣❡♥❡r❛t❡❞ ❜② t❤❡ ❞❡t❛❝❤♠❡♥t ♦❢ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❧❛②❡r ❢r♦♠ t❤❡ ✉♣♣❡r ❛♥❞ ❧♦✇❡r ♣❛rt ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ■♥ t❤❡ ♦t❤❡r ❝❛s❡ Kb ✐s ❝❤♦s❡♥ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ♦❜t❛✐♥ ❛ fn ❞♦✉❜❧❡ ❝♦♠♣❛r❡❞ t♦ fs✳ ❚✇♦ ❞❡❝r❡❛s✐♥❣ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❞✐❛♠❡t❡r ✇✐❧❧ ❜❡ t❡st❡❞✳ ❚❤❡ ❧❡♥❣t❤ ✐s r❡❞✉❝❡❞ ✐♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ❝❛s❡ t♦ tr② t♦ r❡❝r❡❛t❡ ❛ ♣♦ss✐❜❧❡ s②♠♠❡tr②✲ ❜r❡❛❦✐♥❣ s❝❡♥❛r✐♦s t❤❛t ♦❝❝✉rs ✐♥ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥ ✇❤❡♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐s s❤♦rt✳

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SLIDE 40

✹✳✶ ❈♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❉♦♠❛✐♥ ✸✹ ❚❤❡ ❞❡♥s✐t② ♦❢ ❡❛❝❤ ✜❧❛♠❡♥t ρs ✐s t❛❦❡♥ ❡q✉❛❧ t♦ 1 ❢♦r ❝♦♥✈❡♥✐❡♥❝❡ ✐♥ ❛❧❧ t❤❡ s✐♠✉✲ ❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞✳ ❆ s✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ❛r❡ ♣❡r❢♦r♠❡❞ ✐s ♦✛❡r❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✶✳ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ◆◦ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts Re ρs L/D ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 1 8 200 1.0 1.0 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 2 32 200 1.0 1.0 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 3 8 200 1.0 1.0 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 4 32 200 1.0 1.0 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 5 8 200 1.0 0.5 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 6 8 200 1.0 0.5 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 7 32 200 1.0 0.5 ❚❛❜❧❡ ✹✳✶✿ ▲✐st ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞✳

✹✳✶ ❈♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❉♦♠❛✐♥

❚❤❡ ❝❤♦✐❝❡ ♦❢ t❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❞♦♠❛✐♥ ✐s ♦♥❡ ♦❢ t❤❡ ♠♦st ✐♠♣♦rt❛♥t t❤✐♥❣s ✐♥ ❈❋❉✳ ❖♥ ♦♥❡ ❤❛♥❞✱ t❤❡ ❞♦♠❛✐♥ ♠✉st ❜❡ s✉✣❝✐❡♥t❧② ❧❛r❣❡ t♦ ❛✈♦✐❞ t❤❡ ✢♦✇ ❝♦♥✜♥❡♠❡♥t ❛♥❞ t❤❡ ♠❛♥✐❢❡st❛t✐♦♥ ♦❢ ✉♥✇❛♥t❡❞ ❜♦✉♥❞❛r② ❡✛❡❝ts t❤❛t ❝❛♥ s✐❣♥✐✜❝❛♥t❧② ❛✛❡❝t t❤❡ s♦❧✉t✐♦♥ ❛♥❞ ❧❡❛❞ t♦ ✐♥❝♦rr❡❝t r❡s✉❧ts✳ ❖♥ t❤❡ ♦t❤❡r ❤❛♥❞ t❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❣r✐❞ ♠✉st ❜❡ ✜♥❡ ❡♥♦✉❣❤ t♦ ❝❛♣t✉r❡ t❤❡ ✢♦✇ str✉❝t✉r❡ ❛♥❞ ❣✐✈❡ ❛ s♦❧✉t✐♦♥ ❛s ❛❝❝✉r❛t❡ ❛s ♣♦ss✐❜❧❡✱ ❜✉t ❛❧✇❛②s ❦❡❡♣✐♥❣ ✐♥ ♠✐♥❞ t❤❛t ❛ ✜♥❡ ✇❤✐❝❤ ✐s t♦♦ ✜♥❡ ❣r✐❞ ❤❛s ❛ ❤✉❣❡ ✐♠♣❛❝t ♦♥ t❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ t✐♠❡ ❛♥❞ ❝♦st✳ ❚❤❡ ❣r✐❞ ✉s❡❞ ❢♦r t❤❡ ♣r❡s❡♥t s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✐s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✳ ❚❤❡ ❞♦♠❛✐♥ s✐③❡ ❤❛s ❜❡❡♥ ❝❤♦s❡♥ r❡❢❡rr✐♥❣ t♦ t❤❡ ❧✐t❡r❛t✉r❡✱ ✐♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r ✇✐t❤ ❬✶✹❪ ❛♥❞ ✐t ✐s r❡♣♦rt❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✷✳ ❚❤❡ ❝❤♦✐❝❡ ♦❢ ❛ s♣❛♥✇✐s❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ Lz

D = 8 ✐s ✐♥❞✉❝❡❞ ❜② t❤❡ ❢❛❝t t❤❛t

t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ✐♥st❛❜✐❧✐t✐❡s ❞❡s❝r✐❜❡❞ ✐♥ ❝❤❛♣t❡r ✶ ❤❛✈❡ ❛ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ ♦❢ λz

D ≈ 4

❢♦r t❤❡ ▼♦❞❡ ❆ ❛♥❞ λz

D ≈ 0.9 ❢♦r ♠♦❞❡ ❇✳ ❚❤✉s✱ Lz D = 8 ✐s t❛❦❡♥ ❛ ♣r✐♦r✐ ✐♥ ♦r❞❡r t♦

r❡s♦❧✈❡ ✇❡❧❧ ❜♦t❤ t❤❡s❡ ✐♥st❛❜✐❧✐t✐❡s ❛♥❞ s✐♠✉❧❛t❡ ✇✐t❤ ♦♥❧② ♦♥❡ ❣r✐❞ ❛❧❧ t❤❡ ❝❛s❡s t♦ ❜❡ st✉❞②✳ ❚❤❡ ❣r✐❞ ✐s ❝♦♠♣♦s❡❞ ❜② ❛♥ ✐♥♥❡r ❜♦① ✇✐t❤ ❛ ✉♥✐❢♦r♠ s♣❛❝✐♥❣ ✐♥ ❛❧❧ t❤❡ t❤r❡❡ ❝❛rt❡s✐❛♥ ❞✐r❡❝t✐♦♥s ❝♦♥t❛✐♥✐♥❣ t❤❡ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r ❛♥❞ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤✐s ❝❤♦✐❝❡ ❤❛s ❜❡❡♥ ❞♦♥❡ t♦ ❣✉❛r❛♥t❡❡ t❤❡ ♠❛①✐♠✉♠ ❛❝❝✉r❛❝② ✐♥ r❡s♦❧✈✐♥❣ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❧❛②❡r ❞❡t❛❝❤✐♥❣ ❢♦r t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❜♦✉♥❞❛r② ❛♥❞ t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥❞✉❝❡❞ ❜② ✈♦rt❡① s❤❡❞❞✐♥❣✳ ❖✉t ♦❢ t❤❡ ✉♥✐❢♦r♠ s♣❛❝✐♥❣ ③♦♥❡✱ t❤❡ ❣r✐❞ ✐s str❡t❝❤❡❞ ✐♥ t❤❡ x ❛♥❞ y ❞✐r❡❝t✐♦♥s ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛♥ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ r✉❧❡ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ s❛✈❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ♥♦❞❡s ✇❤❡r❡ ♥♦t ♥❡❝❡ss❛r② ❛♥❞ t♦ ❞❡❝r❡❛s❡ t❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ t✐♠❡✳ ❚❤❡ ❣r✐❞ s♣❛❝✐♥❣ ✐♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ✐s t❛❦❡♥ ❝♦♥st❛♥t ❛♥❞ ✜♥❡ ❡♥♦✉❣❤ t♦ r❡s♦❧✈❡ ✇❡❧❧ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ✢♦✇ ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ ❬✶✹❪✳ ❆ t❤❡ ❢✉❧❧ ❣r✐❞ s❡t✉♣ ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✷✳

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SLIDE 41

✹✳✶ ❈♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❉♦♠❛✐♥ ✸✺ ❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✿ ●r✐❞ ✉s❡❞ ❢♦r t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s✳ ❚❤❡ ❣r✐❞ ✐s r❡♣r❡s❡♥t❡❞ ❝♦❛rs❡r t♦ ❛❧❧♦✇ ❛ ❜❡tt❡r ✈✐s✉❛❧✐③❛t✐♦♥✳ ❉♦♠❛✐♥ s❡t✉♣ ❉♦♠❛✐♥ s✐③❡ Lx × Ly × Lz 21.5 × 10 × 8 ◆◦ ♦❢ ❣r✐❞ ♣♦✐♥ts Nx × Ny × Nz 482 × 275 × 98 str❡t❝❤✐♥❣ ❢❛❝t♦r ✐♥ ①✲❞✐r❡❝t✐♦♥ rx 1.005, 1.01 str❡t❝❤✐♥❣ ❢❛❝t♦r ✐♥ ②✲❞✐r❡❝t✐♦♥ ry 1.01 ❯♥✐❢♦r♠ ❜♦① ③♦♥❡ ❉♦♠❛✐♥ s✐③❡ lx × ly × lz 4v × 2 × 8 ◆◦ ♦❢ ❣r✐❞ ♣♦✐♥ts ♣❡r ❞✐❛♠❡t❡r Ne 40 ❚❛❜❧❡ ✹✳✷✿ ❉♦♠❛✐♥ ❛♥❞ ❣r✐❞ s❡t✉♣ ❢♦r t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞✳ ❚❤❡ str❡t❝❤✐♥❣ ❢❛❝t♦r rx = 1.01 ✐s ✉s❡❞ ✐♥ t❤❡ ✜♥❛❧ ♣❛rt ♦❢ t❤❡ ❞♦♠❛✐♥ ✇❤❡r❡ ❧❡ss ❛❝❝✉r❛❝② ✐s ♥❡❡❞❡❞✳ ❚❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❛♣♣❧✐❡❞ ❛t t❤❡ t♦♣ ❛♥❞ ❜♦tt♦♠ ♦❢ t❤❡ ❞♦♠❛✐♥ ❛r❡ t❤❡ ❢r❡❡✲ s❧✐♣ ❝♦♥❞✐t✐♦♥s✱ ✇❤✐❧❡✱ ❛t t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② s✐❞❡s ❛❧♦♥❣ t❤❡ s♣❛♥✱ t❤❡ ♣❡r✐♦❞✐❝ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❛r❡ ✉s❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ t❛❦❡ ❛❞✈❛♥t❛❣❡ ♦❢ ❛ ❋❋❚ ❛❧❣♦r✐t❤♠ ❢♦r ❛ ❢❛st s♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ P♦✐ss♦♥ ❡q✉❛t✐♦♥✳

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SLIDE 42

✹✳✷ ❈❤♦✐❝❡ ♦❢ t❤❡ ❇❡♥❞✐♥❣ ❙t✐✛♥❡ss ✸✻

✹✳✷ ❈❤♦✐❝❡ ♦❢ t❤❡ ❇❡♥❞✐♥❣ ❙t✐✛♥❡ss

❋✐❣✉r❡ ✹✳✷✿ ❋r❡❡ ✈✐❜r❛t✐♦♥s ♦❢ ✉♥❞❛♠♣❡♥❡❞ ❝❛♥t✐❧❡✈❡r ❜❡❛♠✳ ❆s ✐♥tr♦❞✉❝❡❞ ✐♥ t❤❡ ♣r❡✈✐♦✉s s❡❝t✐♦♥✱ t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss ✐s t❛❦❡♥ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ❛❝❝♦r❞ t❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts fn ✇✐t❤ t❤❡ ✈♦rt❡① s❤❡❞❞✐♥❣ ❢r❡q✉❡♥❝② fs ♦r t♦ r❡♥❞❡r ✐t ❞♦✉❜❧❡ r❡s♣❡❝t t♦ fs✳ ❚❤❡ st❛rt✐♥❣ ♣♦✐♥t t♦ ✜♥❞ t❤❡ ❝♦rr❡❝t ✈❛❧✉❡ ♦❢ Kb ✐s t❤❡ ❢r❡❡✲✜❧❛♠❡♥t ❡q✉❛t✐♦♥✱ ❜❡❝❛✉s❡ ♦♥❧② t❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ✐s ♥❡❡❞❡❞✿ ∂2Y ∂t2 = −Kb ∂4Y ∂s4 . ✭✹✳✶✮ ❊q✉❛t✐♦♥ ✭✹✳✶✮ ✐s t❤❡ ✇❡❧❧ ❦♥♦✇ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❧❡ss ❊✉❧❡r✲❇❡r♥♦✉❧❧✐ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r ❛♥ ❡❧❛st✐❝ ❜❡❛♠✳ ❖♥❧② t❤❡ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s ❝♦♥s✐❞❡r❡❞ ❜❡❝❛✉s❡ t❤❡ r❡s♦♥❛t✐♥❣ ❝♦♥✲ ❞✐t✐♦♥ ✐s s♦✉❣❤t ♦♥❧② ❢♦r t❤❡ str❡❛✇✐s❡ ❞✐st✉r❜❛♥❝❡ ❛ss♦❝✐❛t❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ✈♦rt❡① s❤❡❞❞✐♥❣ ❛♥❞ ♥♦t ✇✐t❤ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ✐♥st❛❜✐❧✐t② t❤❛t ✐s ❧❡ss ♣♦✇❡r❢✉❧✳ ❚❤❡ ♥♦r♠❛❧ ♠♦❞❡ s♦❧✉t✐♦♥ t♦ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✹✳✶✮ ❜❡❝♦♠❡s✿ Y (s, t) = F(s)G(t) , ✭✹✳✷✮ ❙✉❜st✐t✉t✐♥❣ ✐♥ ✭✹✳✶✮ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❜❡❝♦♠❡✿ F(s)d2G(t) dt2 = Kb d4F(s) ds4 G(t) . ✭✹✳✸✮ ❋r♦♠ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❡q✉❛t✐♦♥✱ ❛❢t❡r s♦♠❡ ♠❛♥✐♣✉❧❛t✐♦♥✱ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t ✐♥ ✇❛❧❧✲♥♦r♠❛❧ ❞✐r❡❝t✐♦♥ r❡❛❞s✿ F(s) = C1cos(βns) + C2sin(βns) + C3cosh(βns) + C4sinh(βns) , ✭✹✳✹✮ ✇❤❡r❡ βn = ( ω2

Kb)

1 4✳

❚❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❢♦r ❛ ✜❧❛♠❡♥t ❝❧❛♠♣❡❞ ❛t t❤❡ ♦♥❡ ❡♥❞✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✷✱ ❛r❡✿ ❇♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s s = 0 s = L Y = 0

d2Y ds2 = 0 dY ds = 0 d3Y ds3 = 0

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SLIDE 43

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✸✼ ❆♣♣❧②✐♥❣ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❝♦♥❞✐t✐♦♥s✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥ ✐s t♦ ❜❡ s♦❧✈❡❞✿ cos(βL)cosh(βL) = −1 . ✭✹✳✺✮ ❚❤❡ r♦♦ts ♦❢ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛r❡✿ ❘♦♦ts ♦❢ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✹✳✺ n βnL 1 1.8751 2 4.69409 3 7.85475 4 10.99554 5 14.13176 ❚❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ βn ❛r❡ ♥❡❡❞❡❞ ✐♥ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ t✐♠❡✱ t❤❛t r❡❛❞s✿ G(t) = b1sin(β2

n

  • Kbt + b2cos(β2

n

  • Kbt)

, ✭✹✳✻✮ ❚❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts b1 ❛♥❞ b2 ❛r❡ t♦ ❜❡ ❞❡t❡r♠✐♥❡❞ ✉s✐♥❣ ✐♥✐t✐❛❧ ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❛♥❞ t❤❡✐r ❡①✲ ♣r❡ss✐♦♥ ✐♥ ♦❢ ♥♦ ✐♠♣♦rt❛♥❝❡ ❤❡r❡✳ ❚❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ✐s✿ fn = β2

n

2πL2

  • Kb

. ✭✹✳✼✮ ❚❤❡ ✜rst ✈❛❧✉❡ ♦❢ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ✐s t❤❡r❡❢♦r❡✿ f1 = 3.516

L2

√Kb ✳ ❚❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ ❜❡♥❞✲ ✐♥❣ st✐✛♥❡ss t♦ ✉s❡ ✐♥ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ❝❛♥ ❜❡ ♦❜t❛✐♥ s✐♠♣❧② r❡❛rr❛♥❣✐♥❣ t❤❡ ♣r❡✈✐♦✉s ❡①♣r❡ss✐♦♥ ❢♦r f1 ❛s✿ Kb = (2kπfsL2)2 3.5162 , k = 1, 2 , ✭✹✳✽✮ ✇❤❡r❡ fs ✐s t❤❡ s❤❡❞❞✐♥❣ ❢r❡q✉❡♥❝② ♠❡❛s✉r❡❞ ❢r♦♠ t❤❡ ✢✉❝t✉❛t✐♦♥ ✐♥ t✐♠❡ ♦❢ t❤❡ ❧✐❢t ❝♦❡✣❝✐❡♥t ❛♥❞ k ✐s ❛ ❢❛❝t♦r ✉s❡❞ t♦ ♠♦❞✉❧❡ t❤❡ t❤❡ s❤❡❞❞✐♥❣ ❢r❡q✉❡♥❝② fs ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ♦❜t❛✐♥ t❤❡ ✇❛♥t❡❞ ✈❛❧✉❡ ♦❢ fn✳

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1

❚❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 1 ❛r❡ t❤❡ ✜rst t❛❝❦❧❡❞ ❛♥❞✱ ❛s ❞❡s❝r✐❜❡❞ ❜❡❢♦r❡✱ ❢♦✉r ❞✐✛❡r❡♥t ❝♦♥✜❣✉r❛t✐♦♥s ✇✐❧❧ ❜❡ t❡st❡❞✳ ❋♦r ❡❛❝❤ ❝♦♥✜❣✉r❛t✐♦♥ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡ ✇✐❧❧ ❜❡ ♠❡❛s✉r❡❞ ❛♥❞ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ✐♥ t❤❡ s♣❛❝❡ ✇✐❧❧ ❜❡ s❤♦✇♥✳ ❆ s✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡s❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✐s ♦✛❡r❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✸✿

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SLIDE 44

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✸✽ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ◆◦ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts Re ρs fn/fs Kb ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 1 8 200 1.0 1.0 0.13 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 2 32 200 1.0 2.0 0.52 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 3 8 200 1.0 1.0 0.13 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 4 32 200 1.0 2.0 0.52 ❚❛❜❧❡ ✹✳✸✿ s✉♠♠❛r② ♦❢ s✐♠✉❧❛t✐♦♥ ♣❡r❢♦r♠❡❞ ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡ L/D = 1✳

✹✳✸✳✶ ❉②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ❋✐❧❛♠❡♥ts ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❈②❧✐♥❞❡r

❙t❛rt✐♥❣ ❢r♦♠ t❤❡ s♣❛rs❡ ✜❧❛♠❡♥ts ♣❛❝❦✐♥❣✱ t❤✐s ❝❛s❡ ♦✛❡r ❛♥ ✐♥t❡r❡st✐♥❣ ❜❡❤❛✈✐♦✉r ♥♦t s✐♠♣❧② ♣r❡❞✐❝t❛❜❧❡✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ ❛❧✐❣♥❡❞ ❛❧♦♥❣ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ✇✐t❤ ❛ ❞✐st❛♥❝❡ ❜❡t✇❡❡♥ ❡❛❝❤ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡ ♦❢ ∆z

D = 1 ❛♥❞ ✇✐t❤ ❛♥ ✐♥✐t✐❛❧ ❛♥❣❧❡ ♦❢ 0◦ r❡❧❛t✐✈❡❧②

t♦ t❤❡ ✢♦✇ ❞✐r❡❝t✐♦♥✱ ❢r♦♠ ❧❡❢t t♦ r✐❣❤t✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ ❢r❡❡ t♦ ✢❛♣ ✉♥❞❡r t❤❡ ❛❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢♦r❝❡s t❤❛t t❤❡ ✢✉✐❞ ❡①❡rt❡❞ ♦✈❡r t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦❞✐❡s ❛♥❞✱ ❜❡❝❛✉s❡ ♦❢ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ♥❛t✉r❡ ♦❢ t❤❡ ✢♦✇✱ ❛ ♠♦t✐♦♥ ✐♥ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ✐s ❡①♣❡❝t❡❞✳ ❆s ✐♥ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s✱ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② ♦❢ t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ✐s t❛❦❡♥ ❛s ❛ r❡❢❡r❡♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥ s♣❛❝❡✳ ❚❤❡ r❡s✉❧ts ❢♦r t❤❡ r❡s♦♥❛t✐♥❣ ❝❛s❡✱ ✇✐t❤ Kb = 0.13✱ ❛r❡ ♣❧♦tt❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✹✳

6.46 6.48 6.5 6.52 6.54 6.55 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.6 4.8 5 5.2 5.4

Xend/D Zend/D Yend/D

❋✐❣✉r❡ ✹✳✸✿ P♦s✐t✐♦♥s ❜② t❤❡ ♠✐❞❞❧❡ ✜❧❛♠❡♥t ❞✉r✐♥❣ ✐ts ♠♦t✐♦♥✳ ❚❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥t ✐s 8 ❛♥❞ Kb = 0.13✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ♠♦✈❡ s②♥❝❤r♦♥✐s❡❞ ✐♥ x✲y ♣❧❛♥❡ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ t❤❡ ❛♠♣❧✐t✉❞❡ ♦❢ ♦s❝✐❧❧❛✲ t✐♦♥s✱ ✉♥t✐❧ r❡❛❝❤✐♥❣ ❛ s❡❧❢ s✉st❛✐♥❡❞ ✢❛♣♣✐♥❣ st❛t❡✳ ❚❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ♠♦t✐♦♥ ✐s ❝❤❛r❛❝t❡r✲ ✐③❡❞ ❜② ❛ tr❛♥s✐❡♥t t❤❛t ❧❡❛❞s t♦ ❧❛r❣❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ❛♥❞✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✺✱ ❡❛❝❤ t✇♦ ✜❧❛♠❡♥ts ♠♦✈❡ ✐♥ ♣❤❛s❡✱ ❣✐✈✐♥❣ r✐s❡ t♦ ❛♥ ✐♥t❡r❡st✐♥❣ ❞②♥❛♠✐❝s✳ ■♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✸ ✐s s❤♦✇♥ t❤❡ tr❛❥❡❝t♦r② ❢♦❧❧♦✇❡❞ ❜② ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② ♦❢ t❤❡ ♠✐❞❞❧❡ ✜❧❛♠❡♥t ✭✜❧❛♠❡♥t ♥◦4✮❀ t❤✐s tr❛❥❡❝t♦r② ❞r❛✇s ✐♥ t❤❡ s♣❛❝❡ ❛♥ ❡✐❣❤t✲❧✐❦❡ ♦r❜✐t✱ s✐♠✐❧❛r t♦ t❤❡ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝❛s❡✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✸✾

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✹✿ ❋r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ❢♦r Kb = 0.13 ❛♥❞ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✳ ✭❛✮ y✲ ❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✳ ✭❜✮ z✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✳

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SLIDE 46

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✵

✭❛✮ ✭❜✮

710 715 720 725 730 −0.5 −0.3 −0.1 0.1 0.3 0.5

tUinf/D Zend/D

filament 1 filament 2 filament 3 filament 4 filament 5 filament 6 filament 7 filament 8

✭❝✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✺✿ ❉❡t❛✐❧❡❞ ✈✐❡✇ ♦❢ t❤❡ s❡❧❢ s✉st❛✐♥❡❞ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s✳ ✭❛✮ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s✲ ♣❧❛❝❡♠❡♥t✳✱ ✭❜✮ z✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✱ ✭❝✮ ❙✉♣❡r♣♦s✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ z✲❝♦♠♣♦♥❡t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t ❢♦r ❛❧❧ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✳

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SLIDE 47

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✶

✭❛✮ ✭❜✮ ✭❝✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✻✿ ❙❦❡t❝❤ ♦❢ t❤❡ ♣♦s✐t✐♦♥s ❛ss✉♠❡❞ ❜② t❤❡ ♠✐❞❞❧❡ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❢♦r Kb = 0.13❀ ❝❛s❡ ✇✐t❤ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✳ ✭❛✮ ■s♦♠❡tr✐❝ ✈✐❡✇✳ ✭❜✮ x✲y ♣❧❛♥❡ ✈✐❡✇✳ ✭❝✮ z✲y ♣❧❛♥❡ ✈✐❡✇✳ ❚❤❡ st✐✛❡r ❝❛s❡✱ ✇✐t❤ Kb = 0.52✱ ❛s ♣r❡❞✐❝t❛❜❧❡✱ ✐s ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡❞ ❜② s♠❛❧❧❡r ♦s❝✐❧❧❛✲ t✐♦♥ ✐♥ ❡❛❝❤ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ❜❡❝❛✉s❡ ♦❢ t❤❡ ❧❛r❣❡r ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss✱ t❤❛t ❛❧s♦ ❛✈♦✐❞ t❤❡ ♠❛t❝❤✐♥❣ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥t ❛♥❞ t❤❡ ✢♦✇✳ ❍♦✇❡✈❡r t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝ ♦❢ t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ✐s s✐♠✐❧❛r✱ ♣r❡s❡♥t✐♥❣ ❛ tr❛♥s✐❡♥t ✇✐t❤ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ✐♥ ❡❛❝❤ s♣❛❝❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ♣❛t❤ ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡♥❞ ❛♥❞ ✐s ♣r♦♣♦s❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✾✳

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SLIDE 48

✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✷

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✼✿ ❋r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ❢♦r Kb = 0.52❀ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✳ ✭❛✮ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✱ ✭❜✮ z✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✸ ❚❤❡ s♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ❛❧❧♦✇s t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✱ ❜✉t t❤✐s ❞❡❣r❡❡ ♦❢ ❢r❡❡❞♦♠ ✐s ❧♦st ✐❢ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts ✐s ✐♥❝r❡❛s❡❞ t♦ 32✳ ❚❤❡ s♣❛❝✐♥❣ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ✐s ♥♦✇ ∆z = 0.25 ❛♥❞ t❤✐s r❡str✐❝t✐♦♥ ✐♥❤✐❜✐ts t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✱ ❢♦r❝✐♥❣ t❤❡♠ t♦ ✢❛♣ ♦♥❧② ✐♥ x✲y ♣❧❛♥❡✱ ❛s s❤♦✇ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✽✳ ▼♦r❡♦✈❡r✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✾✱ ✐♥ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ✇✐t❤ t❤❡ s♣❛rs❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱ ❝❧♦s❡❧② s♣❛❝❡❞ ✜❧❛♠❡♥ts ✢❛♣ ❛t s♠❛❧❧❡r ❛♠♣❧✐t✉❞❡✳

✭❛✮

6.57 6.58 6.59 6.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2

x/D y/D ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✽✿ ❙❦❡t❝❤ ♦❢ t❤❡ ♣♦s✐t✐♦♥s ❛ss✉♠❡❞ t❤❡ ♠✐❞❞❧❡ ✜❧❛♠❡♥t ❢♦r Kb = 0.13❀ ❝❛s❡ ✇✐t❤ 32✜❧❛♠❡♥ts✳ ✭❛✮ x✲y ♣❧❛♥❡ ✈✐❡✇✱ ✭❜✮ ♣♦s✐t✐♦♥s r❡❛❝❤❡❞ ❜② t❤❡ ❡♥❞ ♣♦✐♥t ♦❢ t❤❡ ❝❡♥tr❛❧ ✜❧❛♠❡♥t✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✹

✹✳✸✳✷ ❊✛❡❝t ❖♥ ❚❤❡ ❈②❧✐♥❞❡r ❲❛❦❡

✭❛✮ ✭❜✮ ✭❝✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✵✿ ❲❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❛t Re = 200✳ ■s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐✈❡ ✭❣r❡❡♥✮ ❛♥❞ ♥❡❣❛t✐✈❡ ✭②❡❧❧♦✇✮ ωx ✈♦rt✐❝✐t②❀ ✐♥ r❡❞ ❛♥❞ ✈✐♦❧❡t t❤❡ ✐s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♥❡❣❛t✐✈❡ ❛♥❞ ♣♦s✐t✐✈❡ ωz ✈♦rt✐❝✐t② ❛r❡ s❤♦✇♥✱ ✭❛✮ ❈②❧✐♥❞❡r ✇❛❦❡ ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts✱ ✭❜✮ ✜rst ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇❛❦❡ ✇✐t❤ 8 ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ Kb = 0.13✱ ✭❝✮ ❋✐♥❛❧ str✉❝t✉r❡ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇❛❦❡ ✇✐t❤ 8 ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ Kb = 0.13✳ ❚❤❡ ♣r❡s❡♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ✢❡①✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❤❛s ✐♠♣♦rt❛♥t ❡✛❡❝ts ♦♥ t❤❡ ✇❛❦❡ str✉❝t✉r❡✳ ■♥ ❝❤❛♣t❡r ✶✱ t❤❡ ♠❛✐♥ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ❛♥❞ t❤❡ str✉❝t✉r❡ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇❛❦❡ ✇❛s ✐♥tr♦❞✉❝❡❞ ❛♥❞ ✐t ✇❛s ✉♥❞❡r❧✐♥❡❞ ❤♦✇ t❤❡ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✺

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✾✿ ❋r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ 32 ✜❧❛♠❡♥ts ❝❛s❡✱ ✭❛✮ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✱ Kb = 0.13✱ ✭❜✮y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ ❞✐s♣❧❛❝❡♠❡♥t✱ Kb = 0.52✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✻ ✐♥st❛❜✐❧✐t✐❡s ❝❤❛♥❣❡❞ ✐♥ r❡❧❛t✐♦♥ t♦ t❤❡ ❘❡②♥♦❧❞s ♥✉♠❜❡r✳ ❚❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✐♥ t❤❡ ♣r❡s❡♥t ✇♦r❦ ❛r❡ ♣❡r❢♦r♠❡❞ ❜❡②♦♥❞ t❤❡ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧✐t② t❤r❡s❤♦❧❞ ❜✉t✱ ❤♦✇❡✈❡r✱ ❜❡❢♦r❡ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ❜❛s❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❝❛s❡✱ ✇❤✐❝❤ ♦❝❝✉rs ❛t Re = 260✳ ❚❤❡ ♣r❡s❡♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛❝ts ♦♥ t❤❡ ✢♦✇ ❛♥❞ ❝♦♥tr✐❜✉t❡s t♦ ✐♥tr♦❞✉❝✐♥❣ ✐♥st❛✲ ❜✐❧✐t✐❡s t❤❛t ❝❤❛♥❣❡ t❤❡ s❤❛♣❡ ♦❢ ✇❛❦❡✳ ■♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✵ t❤❡ ✇❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❢♦r t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤ 8 ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ Kb = 0.13 ✐s s❤♦✇♥✳ ❚❤❡ ♣r❡s❡♥❝❡ ♦❢ t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ❝❛✉s❡ t✇♦ ❝♦♥s❡❝✉t✐✈❡ tr❛♥s✐t✐♦♥ ✐♥ t❤❡ ✇❛❦❡✿ t❤❡ ✜rst ♦♥❡ ♦❝❝✉rs ✇❤❡♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ♠♦t✐♦♥ ✐s ♥♦t ❢✉❧❧② st❛❜✐❧✐③❡❞✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥t✐❝✐♣❛t❡ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ❧❡❛❞✐♥❣ t♦ ❛ ♠♦❞❡ ❇ s❤❛♣❡ ✇✐t❤ t❤❡ ❢♦r♠❛t✐♦♥ ♦❢ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt❡① ♣❛✐rs ✇✐t❤ ❛ s♣❛♥✇✐s❡ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ λz = 8 ✭s❡❡ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✵✭❜✮✮✳ ❚❤❡ s❡❝♦♥❞ ♦♥❡ t❛❦❡s ♣❧❛❝❡ ✇❤❡♥ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts r❡❛❝❤ t❤❡✐r ❧✐♠✐t ❝②❝❧❡✳ ❚❤❡ ♠♦t✐♦♥ ✐♥ ❡❛❝❤ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✱ ♠♦✈✐♥❣ t✇♦ ❜② t✇♦ ✐♥ ♣❤❛s❡✱ ✐♥tr♦❞✉❝❡s ♥❡✇ ✇❛✈❡ ❧❡♥❣t❤ ✐♥ t❤❡ ✐♥st❛❜✐❧✐t✐❡s ❧❡❛❞✐♥❣ t♦ ❛ ♥❡✇ ✇❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡❞ ❜② ❛ s♣❛♥✇✐s❡ ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤ λz ♦❢ ❛❧♠♦st 6 ✭s❡❡ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✵✭❝✮✮✳ ❋♦r Kb = 0.52 ❛ s✐♠✐❧❛r s❝❡♥❛r✐♦ ♦❝❝✉rs✿ t❤❡ s❡❝♦♥❞ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ✐s ❛♥t✐❝✐♣❛t❡❞ ❛♥❞ ❛ ♠♦❞❡ ❇ s❤❡❞❞✐♥❣ t❛❦❡s ♣❧❛❝❡ ✐♥st❡❛❞ ♦❢ ❛ ♠♦❞❡ ❆✳ ❍♦✇❡✈❡r t❤❡ s♠❛❧❧ ♦r❞❡r ♦❢ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ❞♦❡♥s ♥♦t ❝❛✉s❡ ❛ s❡❝♦♥❞ tr❛♥s✐t✐♦♥ ❛♥❞ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ✇❛✈❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt❡① ♣❛✐rs r❡♠❛✐♥s λz = 8✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐❢ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✶✳

✭❛✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✶✿ ❲❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❛t Re = 200 ✇✐t❤ 8 ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ Kb = 0.52✳ ■s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐✈❡ ✭❣r❡❡♥✮ ❛♥❞ ♥❡❣❛t✐✈❡ ✭②❡❧❧♦✇✮ ωx ✈♦rt✐❝✐t②✳ ✐♥ ❞❛r❦ ❣r❡❡♥ ❛♥❞ ❧✐❣❤t ❜❧✉❡ t❤❡ ✐s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♥❡❣❛t✐✈❡ ❛♥❞ ♣♦s✐t✐✈❡ ωz ✈♦rt✐❝✐t② ❛r❡ r❡♣r❡s❡♥t❡❞ ✳ ■♥❝r❡❛s✐♥❣ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts t♦ ✸✷✱ t❤❡ ❡✛❡❝t ♦♥ t❤❡ ✇❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❜❡❝♦♠❡ s✐❣♥✐✜❝❛♥t✿ t❤❡ s❤❡❞❞✐♥❣ ♠♦❞❡s ❆ ❛♥❞ ❇ ❛r❡ ✐♥❤✐❜✐t❡❞✳ ❚❤❡ str❡❛♠✇✐s❡ ✈♦rt❡① ♣❛✐rs t❤❛t ❝❤❛r❛❝t❡r✐s❡❞ t❤❡ s❤❡❞❞✐♥❣ ♠♦❞❡ ❆ ❛♥❞ ❇ ✈❛♥✐s❤ ❛♥❞ t❤❡ ωx ✈♦rt✐❝✐t② ❝♦♠♣♦♥❡♥t ✐s ❧♦❝❛❧✐③❡❞ ♦♥❧② ✐♥ t❤❡ ♥❡✐❣❤❜♦✉r❤♦♦❞ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r tr❛✐❧✐♥❣ ❡❞❣❡✱ ✐♥ ❝♦rr❡s♣♦♥❞❡♥❝❡ t♦ t❤❡ ❞❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss ❞♦❡s ♥♦t ♣❧❛② ❛♥② r♦❧❡ ❛♥❞ t❤❡ ✇❛❦❡ ✐s ❛✛❡❝t❡❞ ❜② t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥ ❛ s✐♠✐❧❛r ♠❛♥♥❡r✳ ❚❤❡ ✇❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❢♦r ❜♦t❤ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ 32 ✜❧❛♠❡♥ts ✐s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✷✿

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✼

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✷✿ ❲❛❦❡ str✉❝t✉r❡ ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❛t Re = 200 ✇✐t❤ 32 ✜❧❛♠❡♥t✳ ✭❛✮ Kb = 0.13 ✱ ✭❜✮Kb = 0.52✳ ■s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♣♦s✐t✐✈❡ ✭❣r❡❡♥✮ ❛♥❞ ♥❡❣❛t✐✈❡ ✭②❡❧❧♦✇✮ ωx ✈♦r✲ t✐❝✐t②❀ ✐♥ ❞❛r❦ ❣r❡❡♥ ❛♥❞ ❧✐❣❤t ❜❧✉❡ t❤❡ ✐s♦✲s✉r❢❛❝❡ ♦❢ ♥❡❣❛t✐✈❡ ❛♥❞ ♣♦s✐t✐✈❡ ωz ✈♦rt✐❝✐t② ❛r❡ r❡♣r❡s❡♥t❡❞✳

✹✳✸✳✸ ❊✛❡❝t ♦♥ t❤❡ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❈♦❡✣❝✐❡♥ts

❚❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛r❡ t❤❡ ♠❛✐♥ ✐♥❞❡① ♦❢ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡ ♦❢ ❛ ❜♦❞② ✐♠♠❡rs❡❞ ✐♥ ❛ ✢♦✇✳ ❚❤❡② ❛r❡ ❞❡✜♥❡❞ ❛s t❤❡ ❢♦r❝❡ ✐♥ ❛ s♣❡❝✐✜❝ ❞✐r❡❝t✐♦♥✱ ♥♦r♠❛❧✐③❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝ ♣r❡ss✉r❡✱ ❛s ❢♦❧❧♦✇✿ CD = 2Fx ρ∞U 2

∞S

, CL = 2Fy ρ∞U 2

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, ✭✹✳✾✮ ✇❤❡r❡ S ✐s t❤❡ r❡❢❡r❡♥❝❡ ❛r❡❛ ♦❢ t❤❡ ♦❜❥❡❝t✱ t❛❦❡♥ ❛s S = Lz × D✳ CD ✐s ❝❛❧❧❡❞ ❞r❛❣ ❝♦❡✣❝✐❡♥t ❛♥❞ ♠❡❛s✉r❡ t❤❡ ❞r❛❣ s✉✛❡r ❜② t❤❡ ✐♠♠❡rs❡❞ ❜♦❞②✱ ✇❤❡r❡❛s t❤❡ ❧✐❢t ❝♦❡✣❝✐❡♥t CL ♠❡❛s✉r❡ ❤♦✇ ♠✉❝❤ t❤❡ ✢✉✐❞ ♣✉s❤❡s t❤❡ ❜♦❞② ✐♥ t❤❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥ ♥♦r♠❛❧ t♦ ❞r❛❣ ❞✐r❡❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ❝♦♠♣✉t❡❞ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ✇✐❧❧ ❜❡ ❝♦♠♣❛r❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ❢♦r❝❡s ❡①❡rt❡❞ ❜② t❤❡ ✢✉✐❞ ♦✈❡r t❤❡ ❡♥t✐r❡ ❜♦❞② ✭❝②❧✐♥❞❡r✰✜❧❛♠❡♥ts✮ ❛r❡ ❝♦♠✲ ♣✉t❡❞ ♣❡r❢♦r♠✐♥❣ ❛ ❣❧♦❜❛❧ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡ ♦✈❡r t❤❡ ❝♦♠♣✉t❛t✐♦♥❛❧ ❞♦♠❛✐♥✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✽ ❚❤❡ ❡✛❡❝t ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐s s✉r♣r✐s✐♥❣ ♣♦s✐t✐✈❡ ❛♥❞ t❤❡ r❡s✉❧ts ❛r❡ s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✸✳ ❆ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ ❛❧❧ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 1 ✐s ♦✛❡r❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✹✳

✭❛✮ ✭❜✮ ✭❝✮ ✭❞✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✸✿ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❡✛❡❝t ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts✳ ✭❛✮ CD ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ ✽ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts❀ ✭❜✮ CL ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ ✽ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts❀ ✭❝✮ CD ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡✲ t✇❡❡♥ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ ✸✷ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts❀✭❞✮ CL ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ ✽ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r ✇✐t❤♦✉t ✜❧❛♠❡♥ts✳

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✹✳✸ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❈❛s❡s✿ L/D = 1 ✹✾

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✹✿ ❈♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ ❛❧❧ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 1❀ ✭❛✮ ❞r❛❣ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts CD❀ ✭❜✮ ❧✐❢t ❝♦❡✣❝✐❡♥ts CL✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✵ ❚❤❡ ♠❡❛♥ ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ r♦♦t ♠❡❛♥ sq✉❛r❡ ✈❛❧✉❡s ♦❢ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ❛r♦✉♥❞ t❤❡ ♠❡❛♥ ❛r❡ ❝♦❧❧❡❝t❡❞ ❛♥❞ s✉♠♠❛r✐③❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✹✿ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❈❛s❡ Kb CD C′

Drms

CD C′

Lrms

◆♦ ✜❧❛♠❡♥ts − 1.448 0.0 0.180 0.290 8 ✜❧❛♠❡♥ts 0.13 1.343 0.0 0.133 0.228 8 ✜❧❛♠❡♥ts 0.52 1.315 0.0 0.147 0.216 32 ✜❧❛♠❡♥ts32 0.13 1.296 0.0 0.128 0.173 32 ✜❧❛♠❡♥ts32 0.52 1.268 0.0 0.120 0.157 ❚❛❜❧❡ ✹✳✹✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 1✳ ❚❤❡ ❜❡♥❡✜ts ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐s ❝❧❡❛r✿ t❤❡ ❞r❛❣ ✐s ❞❡❝r❡❛s❡ ✉♣ t♦ 12.5% ❛♥❞ t❤❡ r♠s ❧✐❢t ❝♦❡✣❝✐❡♥t ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ❛r❡ r❡❞✉❝❡❞ ✉♣ t♦ 30%✳

✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5

❚❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 0.5 ❛r❡ s✉♠♠❛r✐③❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✺✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ◆◦ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts Re ρs fn/fs Kb ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 1 8 200 1.0 1.0 0.008 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 2 32 200 1.0 1.0 0.008 ❚❛❜❧❡ ✹✳✺✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞ ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡ L/D = 0.5✳

✹✳✹✳✶ ❉②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ❋✐❧❛♠❡♥ts ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❈②❧✐♥❞❡r

❚❤❡ s❤♦rt❡r ✜❧❛♠❡♥ts ❛r❡ t❡st❡❞ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ❧♦♦❦ ❛t ❛ ♣♦ss✐❜❧❡ s②♠♠❡tr②✲❜r❡❛❦✐♥❣ s❝❡♥❛r✐♦ t❤❛t✱ ✐♥ t✇♦ ❞✐♠❡♥s✐♦♥s✱ ♦❝❝✉rs ♦♥❧② ✐❢ t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡ ✐s s✉✣❝✐❡♥t❧② s❤♦rt ✇✐t❤ r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ r❡❝✐r❝✉❧❛t✐♦♥ ❜✉❜❜❧❡ ❣❡♥❡r❛t❡❞ ❜❡❤✐♥❞ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ❍♦✇❡✈❡r✱ ✐♥ t❤r❡❡ ❞✐♠❡♥s✐♦♥s t❤✐s ♣❤❡♥♦♠❡♥♦♥ ✐s ♥♦t ❣r❛♥t❡❞ ❛♥❞ t❤❡s❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ❤❛✈❡ t❤❡ ❛✐♠ ♦❢ t❡st✐♥❣ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❞❡s❝r✐❜❡❞ ♣♦ss✐❜✐❧✐t②✳ ❆❧s♦ ✐♥ t❤✐s ❝❛s❡ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts t❡st❡❞ ✐s ❡✐t❤❡r 8 ♦r 32✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✶

✭❛✮ ✭❜✮

595 600 605 610 615 620 −0.3 −0.2 −0.1 0.1 0.2 0.3 tUinf/D Zend/D Filament 1 Filament 2 Filament 3 Filament 4 Filament 5 Filament 6 Filament 7 Filament 8

✭❝✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✺✿ ❚✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t②✱ L/D = 0.5❀ ✭❛✮ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✱ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t❀ ✭❜✮ 32 ✜❧❛♠❡♥ts✱ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t❀ ✭❝✮ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✱ s✉♣❡r♣♦s✐t✐♦♥ ♦❢ z✲ ❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ t❤❡ ❡✐❣❤t ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ t✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t②✱ s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✺✱ ❤❡❧♣s t♦ ❞❡s❝r✐❜❡ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ s❤♦rt❡r ✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ♠♦✈❡ ✐♥ ♣❤❛s❡ ✐♥ x✲y✱ ✐♥ ❛♥❛❧♦❣② ✇✐t❤ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 1 ✳ ❚❤❡ ♠♦t✐♦♥ ✐♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✱ t❤❛t ❞❡✈❡❧♦♣s ❢♦r t❤❡ s♣❛rs❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱ ✐s ✐♥ ♣❤❛s❡ ❡❛❝❤ t✇♦ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ ✐t ✐s r❡♣♦rt❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✺ ✭❝✮✳ ■♥❝r❡❛s✐♥❣ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts t♦ 32✱ s✐♠✐❧❛r ♦❜s❡r✈❛t✐♦♥ t♦ ❝❛s❡s ✇✐t❤ t❤❡ ❧♦♥❣❡r ✜❧❛♠❡♥ts ❝❛♥ ❜❡ ❞♦♥❡✳ ❚❤❡r❡ ✐s ❛♥ ✐♥❤✐❜✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ✐♥ x✲y ❜❡❝♦♠❡s r❡❣✉❧❛r ❛♥❞ ♣❡r✐♦❞✐❝ ✐♥ t✐♠❡ ❛❢t❡r ❛ s❤♦rt tr❛♥s✐❡♥t✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✺ ✭❜✮✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✷

✹✳✹✳✷ ❊✛❡❝t ♦♥ t❤❡ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❈♦❡✣❝✐❡♥ts

Pr❡✈✐♦✉s❧② ✐t ✇❛s ❢♦✉♥❞ t❤❛t t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❤❛✈❡ ❛ ♣♦s✐t✐✈❡ ✐♠♣❛❝t ♦♥ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ❡♥t✐r❡ ❜♦❞②❀ ❛❧s♦ ✇✐t❤ t❤❡ s❤♦rt❡r ✜❧❛♠❡♥ts ❛ ❞❡❝r❡❛s❡ ✐♥ ❞r❛❣ ❛♥❞ ✐♥ ❧✐❢t ❢♦r❝❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s ❝❛♥ ❜❡ ♦❜s❡r✈❡❞✳ ❚❤❡ r❡s✉❧ts ❛r❡ ♦✛❡r❡❞ ❛♥❞ ❝♦♠♣❛r❡❞ t♦❣❡t❤❡r ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✽ ✇❤✐❧❡ t❤❡ ♠❡❛♥ ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ r♦♦t ♠❡❛♥ sq✉❛r❡ ♦❢ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ✇✐t❤ r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ♠❡❛♥ ✐s ♣r♦♣♦s❡❞ ❜❡❧♦✇ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✻✿ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❈❛s❡ Kb CD C′

Drms

CL C′

Lrms

◆♦ ✜❧❛♠❡♥ts − 1.448 0.0 0.180 0.290 8 ✜❧❛♠❡♥ts 0.008 1.385 0.0 0.158 0.208 32 ✜❧❛♠❡♥ts 0.008 1.350 0.0 0.142 0.142 ❚❛❜❧❡ ✹✳✻✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 0.5✳ ❇❡❝❛✉s❡ t❤❡r❡ ✐s ♥♦t ❛ s②♠♠❡tr② ❜r❡❛❦✐♥❣✱ t❤❡ CL ❝♦❡✣❝✐❡♥t ✐s s②♠♠❡tr✐❝ ✇✐t❤ r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ③❡r♦ ✈❛❧✉❡✱ ❜✉t✱ ❤♦✇❡✈❡r✱ t❤❡r❡ ✐s ❛ ❣♦♦❞ ❛♠❡❧✐♦r❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ♣❡r❢♦r♠❛♥❝❡ ❡✈❡♥ ✐❢✱ ✜①✐♥❣ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts✱ s❧✐❣❤t❧② ❜❡tt❡r r❡s✉❧ts ❛r❡ ♦❜t❛✐♥ ✇✐t❤ L/D = 1✳

✹✳✹✳✸ ❖t❤❡r s✐♠✉❧❛t✐♦♥s

❖t❤❡r s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ✇✐t❤ ✈❛❧✉❡s ♦❢ Kb ♥♦t r❡s♦♥❛t✐♥❣ ✇✐t❤ t❤❡ ✢♦✇ ❛♥❞ L/D = 0.5 ✇❡r❡ t❡st❡❞❀ t❤❡ ❝❛s❡s ❛r❡ s✉♠♠❛r✐③❡❞ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✼✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ◆◦ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts Re ρs Kb ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 1 8 200 1.0 0.0005 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 2 8 200 1.0 0.002 ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ 3 32 200 1.0 0.002 ❚❛❜❧❡ ✹✳✼✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ s✐♠✉❧❛t✐♦♥s ♣❡r❢♦r♠❡❞ ❢♦r t❤❡ ❝❛s❡ L/D = 0.5✳ ❚❤❡ s♦❢t❡r ✈❛❧✉❡s ❝❤♦s❡♥ ❢♦r t❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss ❣✐✈❡ r✐s❡ t♦ ❛ s♦♠❡ ❞✐✛❡r❡♥❝❡s r❡s♣❡❝t ✇✐t❤ t❤❡ ♣r❡✈✐♦✉s ❝❛s❡s✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ♠♦✈❡ ❛❣❛✐♥ ✐♥ ♣❤❛s❡ ✐♥ x✲y ❜✉t t❤❡✐r ♠♦t✐♦♥ ✐s ❝♦♠♣♦s❡❞ ❜② ♠♦r❡ ❢r❡q✉❡♥❝✐❡s ❛♥❞ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ♠♦✈❡ ❛❧t❡r♥❛t✐✈❡❧② ✐♥ t❤❡ ❧♦✇❡r ❛♥❞ ✐♥ t❤❡ ✉♣♣❡r s✐❞❡ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ❚❤❡ ♠♦t✐♦♥ ✐♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥✱ t❤❛t ❞❡✈❡❧♦♣s ❢♦r t❤❡ s♣❛rs❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥t✱ ✐s ♥♦t ✐♥ ♣❤❛s❡ ❢♦r ❛❧❧ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥❞ ✐t ✐s r❡♣♦rt❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✼✳ ■♥❝r❡❛s✐♥❣ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts t♦ 32✱ t❤❡r❡ ✐s ❛ r❡❣✉❧❛r✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥s t❤❛t ❜❡❝♦♠❡s ♣❡r✐♦❞✐❝ ✐♥ t✐♠❡ ❛❢t❡r ❛ s♠❛❧❧ tr❛♥s✐❡♥t✱ ❛s s❤♦✇♥ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✻ ✭❝✮✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✸

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✻✿ ❚✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t②✱ L/D = 0.5❀ ✭❛✮ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✱ y✲ ❝♦♠♣♦♥❡♥t❀ ✭❜✮ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✱ z✲❝♦♠♣♦♥❡♥t❀ ✭❝✮ 32 ✜❧❛♠❡♥ts✱ y✲❝♦♠♣♦♥❡♥t✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✹

600 605 610 615 620 625 630 635 640 645 −0.1 −0.08 −0.06 −0.04 −0.02 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

tUinf/D zend/D

Filament 1 Filament 2 Filament 3 Filament 4 Filament 5 Filament 6 Filament 7 Filament 8

✭❛✮

600 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 −0.09 −0.06 −0.03 0.03 0.06 0.09

tUinf/D Zend/D

Filament 1 Filament 2 Filament 3 Filament 4 Filament 5 Filament 6 Filament 7 Filament 8

✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✼✿ ❚✐♠❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ z✲❝♦♠♣♦♥❡♥t ♦❢ t❤❡ ❢r❡❡ ❡①tr❡♠✐t② ♦❢ t❤❡ ❡✐❣❤t ✜❧❛♠❡♥ts❀ ✭❛✮Kb = 0.0005✱ ✭❜✮ Kb = 0.002✳ ❚❤❡ ❝♦♠♣✉t❡❞ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛r❡ ♦✛❡r❡❞ ❛♥❞ ❝♦♠♣❛r❡❞ t♦❣❡t❤❡r ✐♥ ✜❣✉r❡ ✹✳✶✽ ✇❤✐❧❡ t❤❡ ♠❡❛♥ ✈❛❧✉❡ ♦❢ t❤❡ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛♥❞ t❤❡ r♦♦t ♠❡❛♥ sq✉❛r❡ ♦❢ t❤❡ ♦s❝✐❧❧❛t✐♦♥ ✇✐t❤ r❡s♣❡❝t t♦ t❤❡ ♠❡❛♥ ✐s ♣r♦♣♦s❡❞ ❜❡❧♦✇ ✐♥ t❛❜❧❡ ✹✳✽✿ ❆❡r♦❞②♥❛♠✐❝ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❈❛s❡ Kb CD CL C′

Drms

C′

Lrms

◆♦ ✜❧❛♠❡♥ts − 1.448 0.0 0.180 0.290 8✜❧❛♠❡♥ts 0.005 1.387 0.0 0.155 0.200 8✜❧❛♠❡♥ts 0.002 1.388 0.0 0.155 0.201 32✜❧❛♠❡♥ts 0.002 1.326 0.0 0.122 0.173 ❚❛❜❧❡ ✹✳✽✿ ❙✉♠♠❛r② ♦❢ t❤❡ ❛❡r♦❞②♥❛♠✐❝s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❢♦r t❤❡ ♥♦♥ r❡s♦♥❛♥t ❝❛s❡s✳

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✹✳✹ ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❝❛s❡s✿ L/D = 0.5 ✺✺

✭❛✮ ✭❜✮

❋✐❣✉r❡ ✹✳✶✽✿ ❈♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ ❛❧❧ t❤❡ ❝❛s❡s ✇✐t❤ L/D = 0.5✳✭❛✮ ❉r❛❣ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts CD✳✭❜✮ ▲✐❢t ❝♦❡✣❝✐❡♥ts CL✳

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❈❤❛♣t❡r ✺ ❈♦♥❝❧✉s✐♦♥s

❚❤❡ ✢♦✇ ♣❛st ❛ t❤r❡❡✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❝✐r❝✉❧❛r ❝②❧✐♥❞❡r✱ ❡q✉✐♣♣❡❞ ✇✐t❤ ❛ s❡r✐❡s ♦❢ ✢❡①✐❜❧❡✱ ✐♥❡①t❡♥s✐❜❧❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❝❧❛♠♣❡❞ ❛t t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r tr❛✐❧✐♥❣ ❡❞❣❡❞ ❛♥❞ r❡❣✉❧❛r❧② s♣❛❝❡❞ ❛❧♦♥❣ t❤❡ s♣❛♥ ❤❛s ❜❡❡♥ s✐♠✉❧❛t❡❞✳ ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❤❛✈❡ ❜❡❡♥ t❡st❡❞ ✐♥ t✇♦ ♠❛✐♥ ❝♦♥✜❣✉r❛t✐♦♥✿

  • ❙♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣✿ 8 ✜❧❛♠❡♥ts✱ ♦✈❡r t❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳
  • ❉❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣✿ 32 ✜❧❛♠❡♥ts✱ ♦✈❡r t❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳

❚❤❡ ❜❡♥❞✐♥❣ st✐✛♥❡ss ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❤❛s ❜❡❡♥ ❝❤♦s❡♥ ✐♥ ♦r❞❡r t♦ ♠❛❦❡ t❤❡ ♥❛t✉r❛❧ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ t❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ❝❧♦s❡ t♦ t❤❡ ❢r❡q✉❡♥❝② ♦❢ t❤❡ ✈♦rt❡① s❤❡❞❞✐♥❣✱ ❣❡♥❡r❛t❡❞ ❜② t❤❡ ❞❡t❛❝❤♠❡♥t ♦❢ t❤❡ ❜♦✉♥❞❛r② ❧❛②❡r ❢r♦♠ t❤❡ ✇❛❧❧ ♦❢ t❤❡ ❝②❧✐♥❞❡r✳ ❋♦r ❡❛❝❤ ♦❢ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❛rr❛♥❣❡♠❡♥ts t✇♦ ❞✐✛❡r❡♥t ❧❡♥❣t❤s ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❤❛✈❡ ❜❡❡♥ t❡st❡❞ ❛♥❞ t❤❡ ❞②♥❛♠✐❝s ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❤❛s ❜❡❡♥ ♠♦♥✐t♦r❡❞ ✐♥ t✐♠❡✳ ❆❢t❡r ❛♥❛❧②s✐♥❣ t❤❡ r❡s✉❧ts✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❝♦♥❝❧✉s✐♦♥s ❝❛♥ ❜❡ ♠❛❞❡✿

  • ❚❤❡ s♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ❛❧❧♦✇s t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐♥ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥

❢♦r ❜♦t❤ ✧s❤♦rt✧ ❛♥❞ ✧❧♦♥❣✧ ✜❧❛♠❡♥ts✳

  • ❚❤❡ ❞❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣ t♦t❛❧❧② ✐♥❤✐❜✐ts t❤❡ ❣❡♥❡r❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡

✜❧❛♠❡♥ts✳ ❚❤❡ ❛♣♣❡♥❞❛❣❡s ♠♦✈❡ ✐♥ ♣❤❛s❡ ♦♥❧② ✐♥ x✲y ♣❧❛♥❡ ❛♥❞ ✢❛♣ ❛t ❧♦✇❡r ❛♠♣❧✐t✉❞❡ t❤❛♥ ✐♥ t❤❡ s♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ❝❛s❡✳ ❆ ❢✉❧❧ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ♦❢ t❤❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ✐s ♦✛❡r❡❞ ✐♥ ✜❣✉r❡ ✺✳✶✳

  • ❚❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❛❝t ♦♥ t❤❡ ✢♦✇ ✐♥t❡r❛❝t✐♥❣ ✇✐t❤ t❤❡ ✇❛❦❡ ❛♥❞ ❧❡❛❞✐♥❣ t♦ ❝❤❛♥❣❡s ✐♥

t❤❡ ✇❛❦❡ s❤❛♣❡ ❛s ❝♦♠♣❛r❡❞ t♦ t❤❡ ❜❛r❡ ❝②❧✐♥❞❡r ❝❛s❡✳ ❖♥ ♦♥❡ ❤❛♥❞✱ t❤❡ s♣❛rs❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts ❛♥t✐❝✐♣❛t❡s t❤❡ tr❛♥s✐t✐♦♥ t♦ t❤❡ s❡❝♦♥❞ t❤r❡❡✲❞✐♠❡♥s✐♦♥❛❧ ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ✭▼♦❞❡ ❇ ✐♥st❛❜✐❧✐t②✮✱ ♦r ✐t ✐♥tr♦❞✉❝❡s ❞✐st✉r❜❛♥❝❡s t❤❛t ❝❛✉s❡ ❛ r❡♦r✲ ❣❛♥✐③❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ♠♦❞❡ ❆ ✐♥st❛❜✐❧✐t② ✐♥t♦ ❛ ❝♦♥✜❣✉r❛t✐♦♥ ✇✐t❤ ❛ ❧♦✇❡r ✇❛✈❡❧❡♥❣t❤✳ ■♥ ♣❛rt✐❝✉❧❛r✱ t❤✐s s❡❝♦♥❞ s❝❡♥❛r✐♦ ❝❛♥ ❜❡ ❢♦✉♥❞ ✐❢ t❤❡ s♣❛♥✇✐s❡ ♠♦t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛✲ ♠❡♥t ❜❡❝♦♠❡s r❡❧❡✈❛♥t✳ ❖♥ t❤❡ ♦t❤❡r ❤❛♥❞s✱ t❤❡ ❞❡♥s❡ ♣❛❝❦✐♥❣ ♦❢ ✜❧❛♠❡♥ts ❝❛✉s❡s ❛ r❛❞✐❝❛❧ ❝❤❛♥❣❡ ✐♥ t❤❡ ✇❛❦❡✱ s✉♣♣r❡ss✐♥❣ t♦t❛❧❧② t❤❡ ✜rst ❜✐❢✉r❝❛t✐♦♥ ♠♦❞❡✳ ❚❤❡ ❧❡♥❣t❤ ♦❢ t❤❡ ✜❧❛♠❡♥ts ❞♦❡s ♥♦t ♣❧❛② ❛ s✐❣♥✐✜❝❛♥t r♦❧❡ ✐♥ t❤✐s tr❛♥s✐t✐♦♥ ♣r♦❝❡ss✳

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SLIDE 66

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