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A conforming mixed finite element method for the Navier-Stokes/Darcy-Forchheimer coupled problem
Indexado
WoS WOS:000556673700005
Scopus SCOPUS_ID:85090014420
DOI 10.1051/M2AN/2020009
Año 2020
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this work we present and analyse a mixed finite element method for the coupling of fluid flow with porous media flow. The flows are governed by the Navier-Stokes and the Darcy-Forchheimer equations, respectively, and the corresponding transmission conditions are given by mass conservation, balance of normal forces, and the Beavers-Joseph-Saffman law. We consider the standard mixed formulation in the Navier-Stokes domain and the dual-mixed one in the Darcy-Forchheimer region, which yields the introduction of the trace of the porous medium pressure as a suitable Lagrange multiplier. The well-posedness of the problem is achieved by combining a fixed-point strategy, classical results on nonlinear monotone operators and the well-known Schauder and Banach fixed-point theorems. As for the associated Galerkin scheme we employ Bernardi-Raugel and Raviart-Thomas elements for the velocities, and piecewise constant elements for the pressures and the Lagrange multiplier, whereas its existence and uniqueness of solution is established similarly to its continuous counterpart, using in this case the Brouwer and Banach fixed-point theorems, respectively. We show stability, convergence, anda priorierror estimates for the associated Galerkin scheme. Finally, we report some numerical examples confirming the predicted rates of convergence, and illustrating the performance of the method.

Revista



Revista ISSN
2822-7840

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
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Sin Disciplinas
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 Caucao, Sergio Hombre Universidad Católica de la Santísima Concepción - Chile
2 Discacciati, Marco Hombre Loughborough Univ - Reino Unido
Loughborough University - Reino Unido
3 GATICA-PEREZ, GABRIEL NIBALDO Hombre Universidad de Concepción - Chile
4 OYARZUA-VARGAS, RICARDO Hombre Universidad de Concepción - Chile
Universidad del Bío Bío - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 18.75 %
Citas No-identificadas: 81.25 %

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Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 18.75 %
Citas No-identificadas: 81.25 %

Financiamiento



Fuente
Universidad de Concepción
CONICYT-Chile
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Universidad del Bío-Bío
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
Universidad de Concepción
CONICYT-Chile through project FONDECYT
CONICYT-Chile of the PIA Program: Concurso Apoyo a Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia con Financiamiento Basal
Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI2MA), Universidad de Concepcion
Centro de Investigación en Ingeniería Matemática
Centro de Investigación en Computación
Concurso Apoyo a Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia con Financiamiento Basal
Universidad del Bio-Bio through DIUBB Project
Universidad del Bío-Bío
CONICYT-Chile through Becas-Chile Programme for Chilean students

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was partially supported by CONICYT-Chile through project AFB17001 of the PIA Program: Concurso Apoyo a Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia con Financiamiento Basal, project Fondecyt 1161325, and Becas-Chile Programme for Chilean students; by Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI2MA), Universidad de Concepcion; and by Universidad del Bio-Bio through DIUBB project GI 171508VC.
Acknowledgements. This work was partially supported by CONICYT-Chile through project AFB17001 of the PIA Program: Concurso Apoyo a Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia con Financiamiento Basal, project Fonde-cyt 1161325, and Becas-Chile Programme for Chilean students; by Centro de Investigación en Ingeniería Matemática (CI2MA), Universidad de Concepción; and by Universidad del Bío-Bío through DIUBB project GI 171508VC.

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