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A fully-discrete mixed virtual element scheme for the unsteady Navier–Stokes equation coupled with a heat transfer equation under mixed boundary conditions

  • 01.09.2025
Erschienen in:

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Abstract

Dieser Artikel geht der Entwicklung und Analyse eines vollständig diskreten gemischten virtuellen Elementschemas zur Lösung der instabilen Navier-Stokes-Gleichungen in Verbindung mit einer Wärmeübertragungsgleichung unter gemischten Randbedingungen nach. Die Studie stellt Pseudostress- und Pseudowärmevektoren als zusätzliche Variablen vor, die zusammen mit den Primärvariablen Temperatur und Geschwindigkeit die Unbekannten des Problems bilden. Die Autoren wenden einen rückwärts gerichteten Euler-Ansatz zur Zeitdiskretisierung und eine Kombination virtueller und nicht-virtueller Räume zur räumlichen Diskretisierung an. Der Artikel liefert eine detaillierte Löslichkeitsanalyse mittels Festpunkttheorie und stellt für alle Variablen in ihren geeigneten Normen optimale Fehlerschätzungen auf. Numerische Experimente bestätigen die theoretischen Ergebnisse und demonstrieren die Robustheit und Genauigkeit der Methode in verschiedenen Szenarien, einschließlich der natürlichen Konvektion in konvexen und nicht konvexen Bereichen. Die Ergebnisse zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit Benchmark-Lösungen, was die Effizienz und Zuverlässigkeit des vorgeschlagenen Systems unterstreicht. Diese Arbeit stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Anwendung virtueller Elementmethoden auf komplexe Probleme der Strömungsmechanik dar und bietet ein leistungsstarkes Werkzeug für Fachleute auf diesem Gebiet.
Titel
A fully-discrete mixed virtual element scheme for the unsteady Navier–Stokes equation coupled with a heat transfer equation under mixed boundary conditions
Verfasst von
Zeinab Gharibi
Mehdi Dehghan
Publikationsdatum
01.09.2025
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Calcolo / Ausgabe 3/2025
Print ISSN: 0008-0624
Elektronische ISSN: 1126-5434
DOI
https://doi.org/10.1007/s10092-025-00650-3
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