PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    1/7

    k1 .

    k2 .

    Gs .

    .

    .

     p .

    q .

    a .

     b .

    h .

    Dx .

    Dy .

    B .

    .

     w    Sin p Pi x a Sinq  Pi y  b Sin t

    Sinp   x

    a Sin

     q y

    b  Sint  

    f1   1 k2 k1 Dx D w, x, 4 2 B D w, x, 2, y, 2 Dy D w, y, 4 h D w, t, 2

    1 k2

    k1

    Dx p4 4 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint a4

    2 B p2 4 q2 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint 

    a2 b2

    Dy 4 q4 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint b4

    h   2 Sinp    x

    a  Sin

     q y

    b Sint 

    f2    Dx D w, x, 4 2 B D w, x, 2, y, 2 Dy D w, y, 4 h D w, t, 2Dx p4 4 Sin

    p   x

    a  Sin

     q y

    b  Sin

    a4

    2 B p2 4 q2 Sin

    p   x

    a  Sin

     q y

    b  Sin

    a2 b2

    Dy 4 q4 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint  b4

    h  2 Sinp    x

    a Sin

     q y

    b  Sint  

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    2/7

    f3    Gs k1 Df2, x, 2 Df2, y, 2

    1

    k1Gs  

    Dx p6 6 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint  

    a6

    2 B p4 6 q2 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint  

    a4 b2

    Dx p4 6 q2 Sin

    p    x

    a  Sin

     q y

    b  Sin

    a4 b2

    2 B p2 6 q4 Sin

    p   x

    a  Sin

     q y

    b  Sin

    t  

    a2 b4

    Dy p2 6 q4 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint 

    a2 b4

    Dy 6 q6 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint  

    b6

    h p2 2 2 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint 

    a2

    h  2 q2 2 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint 

    b2

    f4   k2  w Gs D w, x, 2 D w, y, 2

    k2 Sinp    x

    a  Sin

     q y

    b Sint 

    Gs  

    p2 2 Sin p    xa

     Sin  q yb

     Sint a2

    2 q2 Sin p   xa

     Sin  q yb

     Sint  b2

    ftot    Simplifyf1 f3 f4  w

    1

    a6 b6 k1b6 Dx Gs p6 6 a2 b4 p4 4 b2 Dx k1 k2 2 B Dx Gs  2 q2

    a4 b2 p2 2 2 b2 B k1 k2  2 q2 2 B Dy Gs  4 q4 b4 Gs k1 h   2 a6 b2 Dy k1 k2  4 q4 Dy Gs  6 q6

    b4 Gs 2 q2 k1 h  2 b6 k1 k2 h k1  2 h k2   2

    ftota    Apartftot

    k2 Gs p2 2

    a2

    Dx Gs p6 6

    a6 k1

    Gs 2 q2

    b2

    2 B k1 k2 p2 4 q2

    a2 b2 k1

    Dy k1 k2  4 q4

    b4 k1

    2 B Dy Gs p2 6 q4

    a2 b4 k1

    Dy Gs 6 q6

    b6 k1

    p4 4 b2 Dx k1 b2 Dx k2 2 B Gs  2 q2 Dx Gs  2 q2a4 b2 k1

    h a2 b2 k1 a2 b2 k2 b2 Gs p2 2 a2 Gs 2 q2   2

    a2 b2 k1

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    3/7

    omega2    Simplify

    k2 Gs p2  2

    a2

    Dx Gs p6  6

    a6 k1

    Gs   2 q 2

     b2

    2 B k1 k2 p2  4 q 2

    a2  b2 k1

    Dy k1 k2   4 q 4 b4 k1

    2 B Dy

     Gs p2  6 q 4

    a2  b4 k1

    Dy Gs   6 q 6

     b6 k1

     p4  4  b2 Dx k1  b2 Dx k2 2 B Gs   2 q 2 Dx Gs   2 q 2a4  b2 k1

    a2  b2 k1 h a2  b2 k1 a2  b2 k2  b2 Gs p2  2 a2 Gs   2 q 2 

    b6 Dx Gs p6 6 a2 b4 p4 4 b2 Dx k1 k2 2 B Dx Gs  2 q2 a4 b2 p2 2 b4 Gs k1 2 b2 B k1 k2  2 q2 2 B Dy  Gs  4 q4 a6 b6 k1 k2 b4 Gs k1  2 q2 b2 Dy k1 k2  4 q4 Dy Gs  6 q6  

    a4

    b4

    h b2

    Gs p2

    2

    a2

    b2

    k1 k2 Gs  2

    q2

    Auxilary I

    Persamaan arah X

     px    A1 Cos p Pi x a  A2 Sin p Pi x  A3 1 Pi x a Cosh Pi x a  A4 1 Pi x a Sinh Pi x a

    A1 Cosp    x

    a A3 1

     x  

    aCosh

     x  

    a A2 Sinp    x A4 1

     x  

    aSinh

     x  

    a

    Boundary  ConditionsBC1 : x = 0 ; w = 0

     bc1     px . x    0A1 A3

    BC2 : x = 0; Dxd 2 w dx2

    + vy  d 

    2w 

    dy2  = k1. dw

    dx

     W2x    D

    D

     px, x

    , x

    ;

     W2y    DD px, y, y;

     Wx1    D px, x;

     bc2   Dx  W2x vy  W2y k1  Wx1 . x    0

    k1 A2 p  A3 

    a

    A4 

    a Dx  

    A1 p2 2

    a2

    A3 2 2

    a2

    2 A4 2 2

    a2

    BC3 : x = a; w = 0

     bc3     px . x    aA1 Cosp   A3 1  Cosh A2 Sina p  A4 1  Sinh

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb 3

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    4/7

    BC4 : x   a;   Dx d 2 w dx2

      vy  d 

    2w 

    dy2    k1. dw

    dx

     bc4   Dx  W2x vy  W2y k1  Wx1 . x    a

    k1 A2 p   Cosa p   A3   Cosh

    a A4  

     1

     Cosh

    a A1 p   Sinp  

    a

    A4   Sinh a

    A3   1  Sinh

    a

    Dx   A1 p2 2 Cosp  

    a2

    2 A4 2 2 Cosh a2

    A3 2 2 1  Cosh

    a2

    A2 p2 2 Sina p   2 A3  2 2 Sinh

    a2

    A4 2 2 1  Sinh a2

    Collect bc1,  A1, A2, A3, A4A1 A3

    Collect bc2,  A1, A2, A3, A4

    A2 k1 p   A1 Dx p2 2

    a2 A4  

    k1 

    a

    2 Dx 2 2

    a2 A3  

    k1  

    a

    Dx 2 2

    a2

    Collect bc3,  A1, A2, A3, A4A1 Cosp   A3 1  Cosh A2 Sina p  A4 1  Sinh

    Collect bc4,  A1, A2, A3, A4

    A1

    Dx p2 2 Cosp a2

    k1 p   Sinp  a

    A2  k1 p    Cosa p  Dx p2 2 Sina p   A3   k1   Cosh

    a

    Dx  2 2 1  Cosh a2

    2 Dx  2 2 Sinh

    a2

    k1   1  Sinh a

    A4   2 Dx 2 2 Cosh

    a2

    k1   1  Cosh a

    k1    Sinh a

    Dx  2 2 1  Sinh

    a2

    Memasukkan  nilai  A1,  A2,  A3,  A4  ke  dalam 

    Matrixbc11 bc12 bc13 bc14

    bc21 bc22 bc23 bc24

    bc31 bc32 bc33 bc34

    bc41 bc42 bc43 bc44

     A1

     A2

     A3

     A4

     =

    0

    0

    0

    0

     

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    5/7

     mx  

    1 0

    Dx p 2  2

    a2  k1 p   

    Cos p      Sina p   

    Dx p 2  2 Cos

     p   

    a2     k1 p    Sin

     p   

    a k1 p    Cosa p    Dx p2  2 Sina p     k1 

     Cosh

    a

    ;

    Detmx    Det mx  Simplify1

    a42 p Dx p    Cosp   a k1 Sinp  

     a k1

    2 Dx 

     Sina p 

    a

    2

    k1 p 1

     Sinh

    a2 p k1 Cosa p   Dx p    Sina p   a k1 2 Dx   Cosp  Dx p2  1  Sinh

    a2 p   1 k1 Cosa p   Dx p   Sina p  a k1 2 Dx   Cosh a k1 Dx    Sinh

    p   a2 k1 Cosp   Dx p    Sina p  2 Dx  a k1 k1   Cosh a k1 Dx   1  Sinh

     a2 k1 p 1  Cosh  a k1 Dx   Sina p  2 Dx  a k1 k1   Cosh a k1 Dx   1  Sinh

      a k1 2 Dx    Sina p   a2 k1 p 1  Sinh a k1 Dx    1  Cosh 2 Dx  a k1 k1    Sinh

    Auxilary IIAuxilary II

    Persamaan arah Yarah Persamaan Y

     py    A1 Cosq  Pi y  b  A2 Sinq  Pi y  A3 1 Pi y  b Cosh Pi y  b  A4

    1

    Pi y

     b

    Sinh

    Pi y

     b

    A1 Cos

     q y

    b A3 1

     y  

    bCosh

     y  

    b A2 Sin  q y A4 1

     y  

    bSinh

     y  

    b

    Boundary  ConditionsBC1y : y = 0 ; w = 0

     bc1y     py . y    0A1 A3

    BC2y : y = 0;

    Dyd 

    2w 

    dx2 + vx

      d 2w 

    dy2  = k2.dw

    dx

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb 5

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    6/7

     W2x1    DD py, x, x;

     W2y1    DD py, y, y;

     Wy1    D py, y;

     bc2y 

    Dy

     W2y1

    vx

     W2x1

    k2

     Wy1 . y 

     0 k2 A2    q

    A3 

    b

    A4 

    b Dy  

    A1  2 q2

    b2

    A3 2 2

    b2

    2 A4 2 2

    b2

    BC3y : y = b; w = 0

     bc3y     py . y    bA1 Cos q A3 1  Cosh A2 Sinb   q A4 1  Sinh

    BC4 : y   b;   Dyd 2 w dy2

      vx  d 

    2w 

    dx2    k2. dw

    dy

     bc4y   Dy  W2y1 vx  W2x1 k2  Wy1 . y    b

    k2 A2    q Cosb    q A3   Cosh

    b

    A4    1  Cosh b

    A1    q Sin  qb

    A4   Sinh

    b

    A3   1  Sinh b

    Dy   A1  2 q2 Cos q

    b2

    2 A4 2 2 Cosh b2

    A3 2 2 1  Cosh

    b2

    A2  2 q2 Sinb    q 2 A3  2 2 Sinh

    b2

    A4 2 2 1  Sinh b2

    Collect bc1y,  A1, A2, A3, A4A1 A3

    Collect bc2y,  A1, A2, A3, A4

    A2 k2    q A1 Dy  2 q2

    b2 A4  

    k2 

    b

    2 Dy 2 2

    b2 A3  

    k2  

    b

    Dy 2 2

    b2

    Collect bc3y,  A1, A2, A3, A4A1 Cos q A3 1  Cosh A2 Sinb   q A4 1  Sinh

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb

  • 8/16/2019 PR Kerr Solution HKB Rev#1.Nb

    7/7

    Collect bc4y,  A1, A2, A3, A4

    A1Dy 2 q2 Cos q

    b2

    k2   q Sin qb

    A2

      k2   q Cos

    b   q

    Dy 2 q2 Sin

    b    q

    A3  

    k2   Cosh b

    Dy  2 2 1  Cosh b2

    2 Dy  2 2 Sinh

    b2

    k2   1  Sinh b

    A4   2 Dy 2 2 Cosh

    b2

    k2   1  Cosh b

    k2    Sinh b

    Dy  2 2 1  Sinh

    b2

    Memasukkan  nilai  A1,  A2,  A3,  A4  ke  dalam 

    Matrixbc11 bc12 bc13 bc14

    bc21 bc22 bc23 bc24

    bc31 bc32 bc33 bc34

    bc41 bc42 bc43 bc44

     A1

     A2

     A3

     A4

     =

    0

    0

    0

    0

     

     my  

    1 0

    Dy   2 q 2

     b2  k2    q 

    Cos

      q 

      Sin

     b    q 

    Dy   2 q 2 Cos  q  b2

        k2    q Sin  q 

     b k2    q Cos b    q  Dy   2 q 2 Sin b    q   k2    Cosh

     b

    ;

    Detmy    Det my  Simplify1

    b42 q Dy   q Cos q b k2 Sin  q

     b k2 2 Dy   Sinb   q b2 k2 q 1  Sinh b2 q k2 Cosb    q Dy   q Sinb    q b k2 2 Dy   Cos q Dy   q2 1  Sinh

    b2 q   1 k2 Cosb    q Dy    q Sinb    qb k2 2 Dy   Cosh b k2 Dy    Sinh

    q   b2 k2 Cos q Dy   q Sinb    q2 Dy  b k2 k2   Cosh b k2 Dy   1  Sinh

     b2 k2 q 1  Cosh  b k2 Dy   Sinb    q2 Dy  b k2 k2   Cosh b k2 Dy   1  Sinh

      b k2 2 Dy    Sinb    q b2 k2 q 1  Sinh

    b k2 Dy    1  Cosh 2 Dy  b k2 k2    Sinh

    PR Kerr Solution HKB rev#1.nb 7