One-Valued Solvability of a Problem of Elastic Vibrations of Ice in a Channel

  • А.А. Папин Altai State University (Barnaul, Russia) Email: papin@math.asu.ru
  • К.А. Шишмарев Altai State University (Barnaul, Russia) Email: shishmarev.k@mail.ru
Keywords: Euler equations, ideal incompressible fluid, elastic oscillations, ice sheet, external load, boundary value problems, solvability

Abstract

An initial boundary value problem of elastic vibrations of ice in a channel caused by an external load motion is considered. The mathematical model is based on a system of differential equations that describes the oscillations of the ice cover and motion of liquids in the channel. The ice cover is modeled by an equation of a thin elastic plate. The function of the ice plate deflection satisfies fixed conditions on walls of the channel. The liquid is inviscid and incompressible. The fluid flow potential satisfies the Laplace equation, conditions of impermeability on the walls and channel bottom, and linearized dynamic and kinematic conditions on the ice-liquid interface. One of the fundamental points of the problem is the existence and uniqueness of solutions for the taken coupled system of equations. The paper investigates the problems of the solvability for the coupled dynamic equations for the fluid and the elastic plate. Algorithm for solving the problem and proving the existence of classical solutions is presented in paragraph 1. The initial problem is reduced by applying the Fourier transformation to the problem of oscillation profile across the channel which is solved by the normal mode method. The result is a system of linear differential equations for normal decomposition coefficients of ice deflection in normal modes. The classical solution uniqueness of the considered initial boundary value problem is proved in paragraph 2.

DOI 10.14258/izvasu(2016)1-28

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

А.А. Папин, Altai State University (Barnaul, Russia)
доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой дифференциальных уравнений
К.А. Шишмарев, Altai State University (Barnaul, Russia)
лаборант-исследователь, аспирант

References

Squire V., Hosking R., Kerr A., Langhorne P. Moving Loads on Ice. — 1996.

Hydroelasticity in Marine Technology / Edited by S. Malenica, N. Vladimir and I. Senjanovic. — 2015.

Коробкин А.А., Папин А.А., Шишмарев К.А. Поведение ледового покрова канала под действием поверхностных волн. // Известия Алтайского гос. ун-та. — 2012. — № 1/1 (73).

Brocklehurst P., Korobkin A.A., Pˇarˇau E.I. Interaction of Hydro-Elastic Waves With a Vertical Wall // Journal Enginering Mathematic. — 2010. — V. 68.

Batyaev E.A., Khabakhpasheva T.I. Hydroelastic Waves in Channel With Free Ice Cover // Fluid Dynamics. — 2015. — № 6.

Шишмарев К.А. Математические вопросы моделирования взаимодействия ледового покрова и гидроупругих волн // Известия Алтайского гос. ун-та. — 2015. — № 1/1 (85).

Шишмарев К.А. Постановка задачи о вязкоупругих колебаниях ледовой пластины в канале в результате движения нагрузки // Известия Алтайского гос. ун-та. — 2015. — № 1/2 (85).

Жесткая В.Д. Численное решение задачи о движении нагрузки по ледяному покрову // ПМТФ. — 1998. — Т. 40, № 4.

Kozin V.M., Zhestkaya V.D., Pogorelova A.V., Chizhumov S.D., Dzhabailov M.P., Morozov V.S., Kustov A.N. Applied Problems of the Dynamics of Ice Cover. — Moscow, 2008.

Хлуднев А.М. Об изгибе упругой пластины с отслоившимся тонким жестким включением // Сиб. журн. индустр. матем. — 2011. — T. 14 (1).

Хлуднев А.М. Об одном уравнении теории пологих оболочек // Динамика сплошной среды. — 1975. — Т. 21.

Иванов Г.В. Теория пластин и оболочек: учебное пособие. — 1980.

Vaigant V.A., Papin A.A. On the Uniqueness of the Solution of the Flow Problem with a Given Vortex // Mathematical notes. — 2014. — V. 96 (6).

Ахмерова И.Г. Автомодельное решение задачи о движении воды и воздуха в деформированном грунте // Известия Алтайского гос. ун-та. — 2015. — № 1/2 (85).

Токарева М.А. Конечное время стабилизации решения уравнений фильтрации жидкости в пороупругой среде // Известия Алтайского гос. ун-та. — 2015. — № 1/2 (85).

Хартман Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения. — М., 1970.

How to Cite
Папин А., Шишмарев К. One-Valued Solvability of a Problem of Elastic Vibrations of Ice in a Channel // Izvestiya of Altai State University, 1, № 1(89) DOI: 10.14258/izvasu(2016)1-28. URL: https://izvestiya.asu.ru/article/view/%282016%291-28.