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A fully-mixed formulation in Banach spaces for the coupling of the steady Brinkman-Forchheimer and double-diffusion equations
Indexado
WoS WOS:000723784400001
Scopus SCOPUS_ID:85120732953
DOI 10.1051/M2AN/2021072
Año 2021
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



We propose and analyze a new mixed finite element method for the nonlinear problem given by the coupling of the steady Brinkman-Forchheimer and double-diffusion equations. Besides the velocity, temperature, and concentration, our approach introduces the velocity gradient, the pseudostress tensor, and a pair of vectors involving the temperature/concentration, its gradient and the velocity, as further unknowns. As a consequence, we obtain a fully mixed variational formulation presenting a Banach spaces framework in each set of equations. In this way, and differently from the techniques previously developed for this and related coupled problems, no augmentation procedure needs to be incorporated now into the formulation nor into the solvability analysis. The resulting non-augmented scheme is then written equivalently as a fixed-point equation, so that the well-known Banach theorem, combined with classical results on nonlinear monotone operators and Babuška-Brezzi's theory in Banach spaces, are applied to prove the unique solvability of the continuous and discrete systems. Appropriate finite element subspaces satisfying the required discrete inf-sup conditions are specified, and optimal a priori error estimates are derived. Several numerical examples confirm the theoretical rates of convergence and illustrate the performance and flexibility of the method.

Revista



Revista ISSN
2822-7840

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
Scopus
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 GATICA-PEREZ, GABRIEL NIBALDO Hombre Universidad de Concepción - Chile
3 ORTEGA-ROJAS, JUAN PABLO Hombre Universidad de Concepción - Chile

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Financiamiento



Fuente
Universidad de Concepción
Centro de Investigación en Ingeniería Matemática
Convocatoria nacional subvencion a la instalacion en la academia
Centro de Modelamiento Matematico
ANID-Chile
Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI2 MA)
BECAS/DOCTORADO NACIONAL
PAI Program
Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work has been partially supported by ANID-Chile through projects ACE 210010, Centro de Modelamiento Matematico (FB 210005), Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes (ACT 210087), PAI77190084 of the PAI Program: Convocatoria Nacional Subvencion a la Instalacion en la Academia, and BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201539; and by Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI2 MA), Universidad de Concepcion.
Acknowledgements. This work has been partially supported by ANID-Chile through projects ACE 210010, Centro de Modelamiento Matemático (FB 210005), Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes (ACT 210087), PAI77190084 of the PAI Program: Convocatoria Nacional Subvención a la Instalación en la Academia, and BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201539; and by Centro de Investigación en Ingeniería Matemática (CI2MA), Universidad de Concepción.

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