Generalized Helical Flows

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

This paper studies the compatibility conditions for a system of equations describing nonuniform helical flows of an inviscid incompressible fluid. The class of flows considered traces back to the works of I. S. Gromeka and E. Beltrami, who independently discovered stationary solutions of the Euler equations satisfying the collinearity condition between the velocity and vorticity vectors. Their results laid the foundation for the theory of helical flows, identifying special solution classes of hydrodynamic equations. The system under consideration comprises the Euler equations supplemented by differential constraints that relate the velocity and vorticity vectors. Gromeka showed that if the function α is constant, the system becomes involutive. However, when α(x, y, z) is variable, the analysis becomes significantly more complex, and in general, the system is not involutive. A group analysis is performed for the resulting closed nonlinear system relating the velocity components and the function α\alpha. An optimal system of subgroups of the six-dimensional Lie algebra admitted by the system is constructed. Invariant solutions with respect to one-parameter subgroups are derived and are described by quasilinear equations with two independent variables.

Sobre autores

S. Meleshko

Suranaree University of Technology

Email: sergeymv@gmail.com
Nakhon Ratchasima, Thailand

A. Petrova

Altay State University

Email: annapetrova07@mail.ru
Barnaul, Russia

V. Pukhnachev

Lavrent’ev Institute of Hydrodynamics SB RAS

Email: pukhnachev@gmail.com
Novosibirsk, Russia

Bibliografia

  1. Громека И.С. Некоторые случаи движения несжимаемой жидкости. Дисс. ... д. физ.-мат. наук. Казань: 1881, 107 с.
  2. Громека И.С. Избранные труды. М.: АН СССР, 1952. С. 76–148.
  3. Beltrami E. Considerazioni idrodinamiche // Il Nuovo Cimento. 1889. V. 25. P. 212–222. https://doi.org/10.1007/BF02719090
  4. Стеклов В.А. Один случай движения вязкой несжимаемой жидкости // Сообщ. Харьковского. мат. общества (2). 1896. T. 5(1–2). C. 101–124.
  5. Trkal V. Poznanka k hydrodynamice vazkych tekutin // Cas. pestovani mat. fis. 1919. V. 48. № 5. P. 302–311.
  6. Bogoyavlenskij O.I. Exact solutions to the Navier-Stokes equations // C.R. Math. Rep. Acad. Sci. Canada. 2002. V. 24. № 4. P. 138–143.
  7. Галкин В.А. Об одном классе точных решений системы Навье–Стокса для несжимаемой жидкости в шаре и сферическом слое // Журнал вычислит. матем. и математ. физики. 2023. Т. 63. № 6. С. 1000–1005.
  8. Ковалёв В.П., Просвиряков Е.Ю., Сизых Г.Б. Получение примеров точных решений уравнений Навье–Стокса для винтовых течений методом суммирования скоростей // ТРУДЫ МФТИ. 2017. Т. 9. № 1. C. 71–88.
  9. Васильев О.Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных течений. М.–Л.: Госэнергоиздат, 1958.
  10. Ershkov S.V., Shamin R.V., Giniyatullin A.R. On a new type of non-stationary helical flows for incompressible 3D Navier-Stokes equations // J. оf King Saud Univ. — Sci. 2020. V. 32. P. 459–467. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2018.07.006
  11. Овсянников Л.В. Групповой анализ дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1978.
  12. Овсянников Л.В. Программа ПОДМОДЕЛИ. Газовая динамика// ПММ. 1994. Т. 58. № 4. С. 30–55.
  13. Мелешко С.В. Групповая классификация и анализ совместности уравнений, описывающих винтовые течения идеальной несжимаемой жидкости // Теоретическая и математическая физика. 2025. Т. 225. № 1. С. 23–40. https://doi.org/10.4213/tmf10940 EDN: MRIUQX.
  14. Красносельский М.А. Топологические методы в теории нелинейных интегральных уравнений. Москва: Гостехтеориздат, 1956.
  15. Ватсон Г.Н. Теория бесселевых функций. М.: Изд. иностр. литер., 1949.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025