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An augmented fully-mixed finite element method for the stationary Boussinesq problem
Indexado
WoS WOS:000394971800010
Scopus SCOPUS_ID:84962177610
DOI 10.1007/S10092-016-0182-3
Año 2017
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this paper we propose and analyze a new fully-mixed finite element method for the stationary Boussinesq problem. More precisely, we reformulate a previous primal-mixed scheme for the respective model by holding the same modified pseudostress tensor depending on the pressure, and the diffusive and convective terms of the Navier-Stokes equations for the fluid; and in contrast, we now introduce a new auxiliary vector unknown involving the temperature, its gradient and the velocity for the heat equation. As a consequence, a mixed approach is carried out in heat as well as fluid equation, and differently from the previous scheme, no boundary unknowns are needed, which leads to an improvement of the method from both the theoretical and computational point of view. In fact, the pressure is eliminated and as a result the unknowns are given by the aforementioned auxiliary variables, the velocity and the temperature of the fluid. In addition, for reasons of suitable regularity conditions, the scheme is augmented by using the constitutive and equilibrium equations, and the Dirichlet boundary conditions. Then, the resulting formulation is rewritten as a fixed point problem and its well-posedness is guaranteed by the classical Banach theorem combined with the Lax-Milgram theorem. As for the associated Galerkin scheme, the Brouwer and the Banach fixed point theorems are utilized to establish existence and uniqueness of discrete solution, respectively. In particular, Raviart-Thomas spaces of order k for the auxiliary unknowns and continuous piecewise polynomials of degree for the velocity and the temperature become feasible choices. Finally, we derive optimal a priori error estimates and provide several numerical results illustrating the good performance of the scheme and confirming the theoretical rates of convergence.

Revista



Revista ISSN
Calcolo 0008-0624

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Disciplinas de Investigación



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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 Colmenares, Eligio Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 GATICA-PEREZ, GABRIEL NIBALDO Hombre Universidad de Concepción - Chile
3 OYARZUA-VARGAS, RICARDO Hombre Universidad del Bío Bío - Chile
Universidad de Concepción - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas Identificadas: 40.0 %
Citas No-identificadas: 60.0 %

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Citas Identificadas: 40.0 %
Citas No-identificadas: 60.0 %

Financiamiento



Fuente
Universidad de Concepción
CONICYT-Chile
Project Fondecyt
Universidad de Chile
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Universidad del Bío-Bío
ANANUM
Project Anillo
Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI2MA), Universidad de Concepcion
Becas-Chile Programme for foreign students
Centro de Investigación en Ingeniería Matemática
CONICYT-Chile through BASAL project CMM
Universidad del Bio-Bio through DIUBB
Universidad del B??

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was partially supported by CONICYT-Chile through BASAL project CMM, Universidad de Chile, project Anillo ACT1118 (ANANUM), project Fondecyt 11121347, and Becas-CHILE programme for foreign students; by Centro de Investigacion en Ingenieria Matematica (CI<SUP>2</SUP>MA), Universidad de Concepcion; and by Universidad del Bio-Bio through DIUBB project 151408 GI/VC.
This work was partially supported by CONICYT-Chile through BASAL project CMM, Universidad de Chile, project Anillo ACT1118 (ANANUM), project Fondecyt 11121347, and Becas-CHILE programme for foreign students; by Centro de Investigaci??n en Ingenier??a Matem??tica (CI2 MA), Universidad de Concepci??n; and by Universidad del B??o-B??o through DIUBB project 151408 GI/VC.

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