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Analysis of an augmented mixed-primal formulation for the stationary Boussinesq problem
Indexado
WoS WOS:000369535400004
Scopus SCOPUS_ID:84956601937
DOI 10.1002/NUM.22001
Año 2016
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this article, we propose and analyze a new mixed variational formulation for the stationary Boussinesq problem. Our method, which uses a technique previously applied to the Navier-Stokes equations, is based first on the introduction of a modified pseudostress tensor depending nonlinearly on the velocity through the respective convective term. Next, the pressure is eliminated, and an augmented approach for the fluid flow, which incorporates Galerkin-type terms arising from the constitutive and equilibrium equations, and from the Dirichlet boundary condition, is coupled with a primal-mixed scheme for the main equation modeling the temperature. In this way, the only unknowns of the resulting formulation are given by the aforementioned nonlinear pseudostress, the velocity, the temperature, and the normal derivative of the latter on the boundary. An equivalent fixed-point setting is then introduced and the corresponding classical Banach Theorem, combined with the Lax-Milgram Theorem and the Babuka-Brezzi theory, are applied to prove the unique solvability of the continuous problem. In turn, the Brouwer and the Banach fixed-point theorems are used to establish existence and uniqueness of solution, respectively, of the associated Galerkin scheme. In particular, Raviart-Thomas spaces of order k for the pseudostress, continuous piecewise polynomials of degree k+1 for the velocity and the temperature, and piecewise polynomials of degree k for the boundary unknown become feasible choices. Finally, we derive optimal a priori error estimates, and provide several numerical results illustrating the good performance of the augmented mixed-primal finite element method and confirming the theoretical rates of convergence. (c) 2015 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq 32: 445-478, 2016

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
Scopus
Applied Mathematics
Analysis
Computational Mathematics
Numerical Analysis
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 Colmenares, Eligio Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 GATICA-PEREZ, GABRIEL NIBALDO Hombre Universidad de Concepción - Chile
3 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: 42.31 %
Citas No-identificadas: 57.69 %

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Citas Identificadas: 42.31 %
Citas No-identificadas: 57.69 %

Financiamiento



Fuente
FONDECYT
CONICYT-Chile through BASAL project CMM, Universidad de Chile
Universidad del Bio-Bio through DIUBB Project
Becas-Chile Programme
Centro de Investigacion en Ingenieria Matemetica (CI2MA), Universidad de Concepcion

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Agradecimientos



Agradecimiento
Contract grant sponsor: Universidad del Bio-Bio through DIUBB Project 120808 GI/EF

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