Publication

Extended variational formulation for heterogeneous partial differential equations

Alfio Quarteroni
2011
Reports

Résumé

We address the coupling of an advection equation with a diffusion-advection equation, for solutions featuring boundary layers. We consider non-overlapping domain decompositions and we face up the heterogeneous problem using an extended variational formulation. We will prove the equivalence between the latter formulation and a treatment based on a singular perturbation theory. An exhaustive comparison in terms of solution and computational efficiency between these formulations is carried out.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/1696e82c-66ba-4a30-89f0-2a5c6938aac4

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Concepts associés (29)

Convection–diffusion equation

The convection–diffusion equation is a combination of the diffusion and convection (advection) equations, and describes physical phenomena where particles, energy, or other physical quantities are transferred inside a physical system due to two processes: diffusion and convection. Depending on context, the same equation can be called the advection–diffusion equation, drift–diffusion equation, or (generic) scalar transport equation.

Advection

L'advection est le transport d'une quantité (scalaire ou vectorielle) d'un élément donné (tel que la chaleur, l'énergie interne, un élément chimique, des charges électriques) par le mouvement (et donc la vitesse) du milieu environnant. C'est une notion courante en mécanique des fluides car toutes les caractéristiques d'une particule fluide sont advectées lors de son déplacement au sein de l'écoulement. Dans l'équation de Navier-Stokes, l'advection du vecteur vitesse apparaît dans le terme d'inertie, qui correspond à l'advection de la quantité de mouvement.

Intégrale de chemin

Une 'intégrale de chemin' (« path integral » en anglais) est une intégrale fonctionnelle, c'est-à-dire que l'intégrant est une fonctionnelle et que la somme est prise sur des fonctions, et non sur des nombres réels (ou complexes) comme pour les intégrales ordinaires. On a donc ici affaire à une intégrale en dimension infinie. Ainsi, on distinguera soigneusement l'intégrale de chemin (intégrale fonctionnelle) d'une intégrale ordinaire calculée sur un chemin de l'espace physique, que les mathématiciens appellent intégrale curviligne.

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