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A CONFORMING FINITE ELEMENT METHOD FOR A NONISOTHERMAL FLUID-MEMBRANE INTERACTION
Indexado
WoS WOS:001440044600001
DOI 10.1090/MCOM/4045
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



. We propose and analyze a conforming finite element method for a nonisothermal fluid-membrane interaction problem. The problem consists of a Navier-Stokes/heat system, commonly known as the Boussinesq system, in the free-fluid region, and a Darcy-heat coupled system in the membrane. These systems are coupled through buoyancy terms and a set of transmission conditions on the fluid-membrane interface, including mass conservation, balance of normal forces, the Beavers-Joseph-Saffman law, and continuity of heat flux and fluid temperature. We consider the standard velocity-pressuretemperature variational formulation for the Boussinesq system, along with a dual-mixed scheme coupled with a primal formulation for the Darcy and Heat equations in the membrane region. The latter yields the introduction of the trace of the porous medium pressure as a suitable Lagrange multiplier. For the associated Galerkin scheme, we employ Bernardi-Raugel and Raviart-Thomas elements for velocities, piecewise constant elements for pressures, continuous piecewise linear functions for temperatures, and continuous piecewise linear functions for the Lagrange multiplier on a partition of the interface. We prove well-posedness for both the continuous and discrete schemes and derive corresponding error estimates. Finally, we present numerical examples to confirm the predicted convergence rates and demonstrate the performance of the method.

Revista



Revista ISSN
Mathematics Of Computation 0025-5718

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
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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 Camano, Jessika - Universidad Católica de la Santísima Concepción - Chile
Universidad de Concepción - Chile
2 Oyarzua, Ricardo - Universidad del Bío Bío - Chile
Universidad de Concepción - Chile
3 Seron, Miguel - Universidad del Bío Bío - Chile
Univ Las Amer - Chile
4 Solano, Manuel - Universidad de Concepción - Chile

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Financiamiento



Fuente
Centro de Modelamiento Matematico
Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes
Becas Chile Programme for national students
ANID-Chile through projects Fondecyt Regular

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Agradecimientos



Agradecimiento
This research was partially supported by ANID-Chile through projects Fondecyt Regular 1240183, and 1231336, Centro de Modelamiento Matematico (FB210005) , Anillo of Computational Mathematics for Desalination Processes (ACT210087) and Becas Chile Programme for national students 21190766.

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