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A three-field mixed finite element method for the convective Brinkman-Forchheimer problem with varying porosity
Indexado
WoS WOS:001261578400001
Scopus SCOPUS_ID:85196797192
DOI 10.1016/J.CAM.2024.116090
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this paper we present and analyze a new mixed finite element method for the nonlinear problem given by the stationary convective Brinkman-Forchheimer equations with varying porosity. Our approach is based on the introduction of the pseudostress and the gradient of the porosity times the velocity, as further unknowns. As a consequence, we obtain a mixed variational formulation within a Banach spaces framework, with the velocity and the aforementioned tensors as the only unknowns. The pressure, the velocity gradient, the vorticity, and the shear stress can be computed afterwards via postprocessing formulae. A fixed-point strategy, along with monotone operators theory and the classical Banach theorem, are employed to prove the well-posedness of the continuous and discrete systems. Specific finite element subspaces satisfying the required discrete stability condition are defined, and optimal a priori error estimates are derived. Finally, several numerical examples illustrating the performance and flexibility of the method and confirming the theoretical rates of convergence, are reported.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
Scopus
Applied Mathematics
Computational Mathematics
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 Grp Invest Anal Numer & Calculo Cient GIANuC2 - Chile
Universidad Católica de la Santísima Concepción - Chile
Concepción - Chile
2 GATICA-PEREZ, GABRIEL NIBALDO Hombre Ctr Invest Ingn Matemat CI2MA - Chile
Universidad de Concepción - Chile
Concepción - Chile
3 Ortega, Juan P. - Ctr Invest Ingn Matemat CI2MA - Chile
Universidad de Concepción - Chile
Concepción - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Universidad de Concepción
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Centro de Investigación en Ingeniería Matemática
ANID-Chile
Grupo de Investigación en Análisis Numérico y Cálculo Científico
Centro de Modelamiento Matemático, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
DI-UCSC

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This research was partially supported by ANID-Chile through Centro de Modelamiento Matem\u00E1tico ( FB210005 ), Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes ( ACT210087 ), project Fondecyt 11220393 , and BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201539 ; by DI-UCSC through the project FGII 04/2023 ; by Grupo de Investigaci\u00F3n en An\u00E1lisis Num\u00E9rico y C\u00E1lculo Cient\u00EDfico (GIANuC), Universidad Cat\u00F3lica de la Sant\u00EDsima Concepci\u00F3n ; and by Centro de Investigaci\u00F3n en Ingenier\u00EDa Matem\u00E1tica (CIMA), Universidad de Concepci\u00F3n .
This research was partially supported by ANID-Chile through Centro de Modelamiento Matem\u00E1tico ( FB210005 ), Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes ( ACT210087 ), project Fondecyt 11220393 , and BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201539 ; by DI-UCSC through the project FGII 04/2023 ; by Grupo de Investigaci\u00F3n en An\u00E1lisis Num\u00E9rico y C\u00E1lculo Cient\u00EDfico (GIANuC), Universidad Cat\u00F3lica de la Sant\u00EDsima Concepci\u00F3n ; and by Centro de Investigaci\u00F3n en Ingenier\u00EDa Matem\u00E1tica (CIMA), Universidad de Concepci\u00F3n .

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