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15.05.2019 | Ausgabe 2/2019

Journal of Scientific Computing 2/2019

Mortar Element Method for the Time Dependent Coupling of Stokes and Darcy Flows

Zeitschrift:
Journal of Scientific Computing > Ausgabe 2/2019
Autoren:
Yanping Chen, Xin Zhao, Yunqing Huang
Wichtige Hinweise
This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 11671157), National Natural Science Foundation of China Key Project (No. 91430213) and Hunan Provincial Innovation Foundation for Postgraduate (No. CX2016B251, CX2017B266).

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In this paper, we investigate a mortar element method for the time dependent coupling of incompressible flow and porous media flow which are governed by non-stationary Stokes and Darcy equations, respectively. The interface conditions are given by mass conservation, the balance of the normal forces and the Beavers–Joseph–Saffman law. We consider the dual-mixed formulation in Darcy region where velocity and pressure are both unknowns. We employ the lowest order Raviart–Thomas element for Darcy flow and choose Bernardi–Raugel element in the free fluid region. The backward Euler scheme is adopt to yield the fully discrete algorithm. At each single time step, we present a priori error estimate which shows the linear convergence. At the final, numerical experiments are provided to illustrate the performance of the developed algorithm that verify our analysis.

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