A method for replicating exact solutions of the Euler equations for incompressible Beltrami flows

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the paper, Beltrami flows or helical flows are flows in which the vorticity and velocity vectors are collinear, and the proportionality coefficient between these vectors is nonzero and is the same at all points of the flow. A method is proposed that allows using known helical solutions to obtain new helical solutions of the Euler equations for an incompressible fluid. Some of these new solutions cannot be obtained by the known methods of replicating solutions by shifting and rotating the coordinate system, symmetry, scaling, cyclic permutation of the velocity and coordinate components, vector summation. The new replication method is applied to such parametric families of exact solutions in which the proportionality coefficient between velocity and vorticity remains unchanged for different values of the parameter. The essence of the method is that for such families the derivative of the velocity with respect to the parameter is also the helical velocity. The sequential differentiation of the speed of a new solution with respect to a parameter gives an endless chain of new exact solutions.

About the authors

Grigory Borisovich Sizykh

Moscow Aviation Institute (State Technical University)

Email: o1o2o3@yandex.ru
Candidate of physico-mathematical sciences, Associate professor

References

  1. Prosviryakov E. Yu., "Exact solutions to generalized plane Beltrami-Trkal and Ballabh flows", Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ. Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 24:2 (2020), 319-330
  2. Хорин А. Н., Конюхова А. А., "Течение Куэтта горячего вязкого газа", Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 24:2 (2020), 365-378
  3. Kuzmina K., Marchevsky I., Ryatina E., "Exact solutions of boundary integral equation arising in vortex methods for incompressible flow simulation around elliptical and Zhukovsky airfoils", J. Phys.: Conf. Ser., 1348 (2019), 012099
  4. Голубкин В. Н., Сизых Г. Б., "Течение вязкого газа между вертикальными стенками", ПММ, 82:5 (2018), 657-667
  5. Bosnyakov S. M., Mikhaylov S. V., Podaruev V. Yu., Troshin A. I., "Unsteady discontinuous Galerkin method of a high order of accuracy for modeling turbulent flows", Math. Models Comput. Simul., 11:1 (2019), 22-34
  6. Dergachev S. A., Marchevsky I. K., Shcheglov G. A., "Flow simulation around 3D bodies by using Lagrangian vortex loops method with boundary condition satisfaction with respect to tangential velocity components", Aerospace Science and Technology, 94 (2019), 105374
  7. Trkal V., "A note on the hydrodynamics of viscous fluids", Czech. J. Phys., 44 (1994), 97-106
  8. Громека И. С., Некоторые случаи движения несжимаемой жидкости (докторская диссертация), Казань, 1881, 107 с.
  9. Beltrami E., "Considerazioni idrodinamiche", Nuovo Cim., 25 (1889), 212-222
  10. Васильев О. Ф., Основы механики винтовых и циркуляционных потоков, Госэнергоиздат, Л.; М., 1958, 144 с.
  11. Ковалев В. П., Просвиряков Е. Ю., Сизых Г. Б., "Получение примеров точных решений уравнений Навье-Стокса для винтовых течений методом суммирования скоростей", Труды Московского физико-технического института, 9:1 (2017), 71-88
  12. Arnold V. I., "Sur la topologie des ecoulements stationnaires des fluides parfaits", C. R. Acad. Sci. Paris, 261 (1965), 17-20
  13. Childress S., "New solutions of the kinematic dynamo problem", J. Math. Phys., 11:10 (1970), 3063-3076
  14. Berker R., "Integration des equations du mouvement d'un fluide visqueux incompressible", Encyclopedia of Physics, v. 8/2, Springer-Verlag, Berlin, 1963, 1-384

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».