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The Flow of Ice, Treated as a Newtonian Viscous Liquid, around a Cylindrical Obstacle Near the Bed of a Glacier

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

E. M. Morris*
Affiliation:
Institute of Hydrology, Crowmarsh Gifford Wallingford, Oxford OX10 8BB England
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Abstract

This paper describes an analytical solution of the equations of motion and heat conduction for ice flowing around a cylindrical solid inclusion and over a solid plane boundary. This is intended to be a simplified representation of the flow of clean glacier ice around a stone and over a rigid rock bed. The ice is treated as a Newtonian viscous liquid and the equations are solved in two dimensions. Regelation boundary conditions are applied at both ice–rock interfaces. It is found that finite solutions for the temperature and stream function only exist for the special cases in which two dimensionless critical wavelengths are zero. That is, unless the stone is very far from the glacial bed, the classical regelation boundary conditions cannot be obeyed over the whole of its surface.

Résumé

Résumé

Ce papier expose une solution analytique du mouvement de conduction de chaleur pour de la glace s’écoulant autour d’un obstacle solide cylindrique au dessus d’un support plan solide. Le but est d’oblenir une représentation simplifiée de l’écoulement d’une glace propre de glacier autour d’un bloc sur un lit plan rigide. La glace est traitée comme un liquide visqueux Newtonien et les équations sont résolues dans deux dimensions. Les conditions aux limites de regel sont appliquées aux deux interfaces glace–rocher. On trouve qu’il n’existe de solutions finies pour la température et la fonction de courant que pour les cas spéciaux où deux longueurs d’ondes critiques sans dimensions sont nulles. A moins que le bloc soit très éloigné du lit rocheux, la condition aux limites classique de regel ne peut être respectée sur la totalité de la surface.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Dieser Beitrag beschreibt eine analytische Lösung der Bewegungs- und Wärmeleitungs-gleichungen für Eis, das um einen festen zylindrischen Einschluss und über eine feste ebene Fläche fliesst. Sie soll den Fluss von reinem Gletschereis um einen Felsblock und über ein starres Felsbett vereinfacht darstellen. Das Eis wird als Newtonsche viskose Flüssigkeit betrachtet; die Lösungen sind zweidimensional. Die Randbedingungen für Regelation werden auf die Grenzflächen von Eis und Fels angewandt. Es zeigt sich, dass finite Lösungen für die Temperatur- und Strömungsfunktion nur für jene Spezialfälle existieren, in denen die zwei dimensionslosen kritischen Wellenlängen verschwinden. Die klassischen Randbedingungen für Regelation können nur dann über die ganze Oberfläche des Felsblocks eingehalten werden, wenn dieser sehr weit vom Gletscherbett entfernt ist.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Fig. 1. A cylindrical stone radius R lying a distance ∆ from a plane rock surface in ice of thickness H.

Figure 1

Fig. 2. The bipolar coordinate system.