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A fictitious domain method for the numerical two-dimensional simulation of potential flows past sails
Indexado
WoS WOS:000293091400002
Scopus SCOPUS_ID:80051965851
DOI 10.1051/M2AN/2011006
Año 2011
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This paper deals with the mathematical and numerical analysis of a simplified two-dimensional model for the interaction between the wind and a sail. The wind is modeled as a steady irrotational plane flow past the sail, satisfying the Kutta-Joukowski condition. This condition guarantees that the flow is not singular at the trailing edge of the sail. Although for the present analysis the position of the sail is taken as data, the final aim of this research is to develop tools to compute the sail shape under the aerodynamic pressure exerted by the wind. This is the reason why we propose a fictitious domain formulation of the problem, involving the wind velocity stream function and a Lagrange multiplier; the latter allows computing the force density exerted by the wind on the sail. The Kutta-Joukowski condition is imposed in integral form as an additional constraint. The resulting problem is proved to be well posed under mild assumptions. For the numerical solution, we propose a finite element method based on piecewise linear continuous elements to approximate the stream function and piecewise constant ones for the Lagrange multiplier. Error estimates are proved for both quantities and a couple of numerical tests confirming the theoretical results are reported. Finally the method is used to determine the sail shape under the action of the wind.

Revista



Revista ISSN
2822-7840

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
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SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Bermudez, Alfredo Hombre Universidad Santiago de Compostela - España
Universidad de Santiago de Compostela - España
Univ Santiago de Compostela - España
2 RODRÍGUEZ-ALONSO, RAFAEL IGNACIO Hombre Universidad de Concepción - Chile
3 Luisa Seoane, Maria Mujer Universidad Santiago de Compostela - España
Univ Santiago de Compostela - España
3 Seoane, María Luisa Mujer Universidad de Santiago de Compostela - España

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Financiamiento



Fuente
Ministerio de Ciencia e Innovación (Spain)
Universidad de Chile (Chile)
Xunta de Galicia-FEDER

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Agradecimientos



Agradecimiento
Research partially supported by Ministerio de Ciencia e Innovacion (Spain) under research projects Consolider MATHEMATICA CSD2006-00032 and MTM2008-02483, Xunta de Galicia-FEDER research project CEUIC 2010-22 and FONDAP and BASAL projects CMM, Universidad de Chile (Chile).

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