Stabilization of numerical formulations for convective-diffussive transport problems

European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Barcelona 11-14 september 2000[Abstract] Numerical simulation in Fluid Mechanics is an extremely difficult task, wich complexity increases exponentially as the velocity of the fluid becomes higher. In particular, it is know that serious troubles are encountered when the FEM is applied to the resolution of high-advective fluid problems, despite the fact that the method has been successfully applied to a large number of sundry problems of Computational Mechanics. As a general rule, these drawbacks are announced by large oscillations of the Galerkin numerical solution in specific areas, or even through the whole domain. In order to understand the reasons for this unexpected behaviour, we focus our attention in the convective-diffusive transport differential equation, which can be interpreted as the linear version of the Navier-Stokes equations. By means of this simplified analysis, we try to identify the origin of the numerical oscillations phenomena, as much as to find a generic way to stabilize the numerical solution of the problem. In this paper we review the most significant alternative approaches that have been proposed to overcome these troubles when the Galerkin formulation is intended to solve the problem. Then, we propose a new technique that allows to obtain the stabilization parameters for the Petrov-Galerkin approach. Our procedure is baased on the eigenvalue analysis of the elemental matrices of the discretized problem. Thus, the outlined process could be applied independently on the specific formulation being used and the dimension of the problem being solved. Finally, we present different convective-diffusive numerical tests for different Péclet number.Xunta de Galicia; PGDIT99MAR1180

Desarrollo de una formulación numérica basada en el MEF para la estabilización de problemas de transporte por convección-difusión

IV Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería, 1999, Sevilla[Resumen] La modelización de problemas en mecánica de fluidos cuando la velocidad del fluido es elevada resulta complicada debido a la aparición de inestabilidades en la solución numérica al emplear esquemas convencionales basados en el Método de Elementos Finitos con ponderación de tipo Galerkin. En este artículo se revisan brevemente las causas que originan la aparición de estas oscilaciones en la solución numérica, se revisan las técnicas de estabilización para problemas de transporte con convección dominante, y se presenta una formulación numérica basada en el método de lementos finitos con un esquema de tipo Petrov-Galerkin proponiéndose una técnica para la determinación de los parámetros de estabilización para problemas en una, dos y tres dimensiones

A stabilized finite element approach for advective-diffusive transport problems

[Abstract] As it is well-know, the numerical simulation in fluid mechanics is quite difficult specially when the velocity of the fluid is important. These problems are reflected in the apparearance of numerical oscillations when Finite Element approaches with Galerkin weighting are used. In last years, some alternative formulations have been proposed in order to overcome these problems: Streamline Upwind Petrov Galerkin Methods, Space-time Galerkin Least Squares Methods, Subgrid Scale Methods, Characteristic Galerkin Method, etc. In this paper, we focuse our attention in the advective-diffusive transport differential equation, and its application to engineering problems. Thus, we present a brief review of the causes of appaerance of these numerical oscillations and a short revision of the numerical schemes proposed for the stabilization of advective-dominant problems. Then, a numerical formulation based on a Petrov Galerkin scheme and a procedure to obtain stabilization parameters for 1D, 2D and 3D problems are proposed. Finally, we present different numerical test problems, and we show the feasibility of this formulation with its application to an engineering problem: the evolution of a water pollutant spilt in a harbour area

Aplicación de una formulación numérica de elementos finitos para el estudio de problemas de transporte convectivo en zonas portuarias

IV Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería, 1999, Sevilla[Resumen] La ecuación diferencial del trasporte por convección-difusión permite modelizar un gran número de procesos de interés en la ingeniería. Así, fenómenos com el estudio de la distribución de temperaturas en una pieza mecánica, la evolución de la concentración de una sustancia en un medio poroso, o la dispersión de un contaminante en un medio fluido son descritos eficazmente por dicha ecuación. En este artículo se estudia un problema de dispersión de un contaminante debido a un vertido accidental en un área portuaria determinada. Primeramente se resuelve un problema de difusión pura, en el cual se supone que el fluido está en reposo en todo el dominio. Posteriormente, se resuelven problemas con convección, a partir de un campo de velocidades conocido. Se comprobará que si la velocidad es elevada aparecen oscilaciones espúreas en ciertas partes del dominio, y se apuntará el origen de dichas oscilaciones, así como los distintos esquemas propuestos para la estabilización de las formulaciones numéricas

Computing stabilization parameters in numerical models for advective-diffusive transport problems

[Abstract] Numerical modelling in Fluid Mechanics is particulary difficult in high-advective fluid problems. The Finite Element Method, which has been sucessfully applied to very challenging problems in Computational Mechanics, present some troubles in the resolution of high velocity fluid problems due to the appaerance of important oscillations of the sollution in specific parts of domain. In this paper, we consider the advective-diffuser trasport differential equation, which models a great number of problems in engineering. We briefly review the origin of the numerical oscillations and the alternative approaches proposed to overcome these phenomena, and we propose a procedure to obtain stabilization parameters in Petrov-Galerkin formulations from the eigenvalue analysis of the elemental matrices in the discretized problem. Finally, we present and discuss the result obtained for different tests problems.Xunta de Galicia; PGDIT99MAR1180

Gestión del conocimiento: perspectiva multidisciplinaria. Volumen 11

El libro “Gestión del Conocimiento. Perspectiva Multidisciplinaria”, Volumen 11, de la Colección Unión Global, es resultado de investigaciones. Los capítulos del libro, son resultados de investigaciones desarrolladas por sus autores. El libro cuenta con el apoyo de los grupos de investigación: Universidad Sur del Lago “Jesús María Semprúm” (UNESUR), Zulia – Venezuela; Universidad Politécnica Territorial de Falcón Alonso Gamero (UPTAG), Falcón – Venezuela; Universidad Politécnica Territorial de Mérida Kleber Ramírez (UPTM), Mérida – Venezuela; Universidad Guanajuato (UG) - Campus Celaya - Salvatierra - Cuerpo Académico de Biodesarrollo y Bioeconomía en las Organizaciones y Políticas Públicas (C.A.B.B.O.P.P), Guanajuato – México; Centro de Altos Estudios de Venezuela (CEALEVE), Zulia – Venezuela, Centro Integral de Formación Educativa Especializada del Sur (CIFE - SUR) - Zulia - Venezuela, Centro de Investigaciones Internacionales SAS (CIN), Antioquia - Colombia.y diferentes grupos de investigación del ámbito nacional e internacional que hoy se unen para estrechar vínculos investigativos, para que sus aportes científicos formen parte de los libros que se publiquen en formatos digital e impreso

1er. Coloquio de educación para el diseño en la sociedad 5.0

Las memorias del 1er. Coloquio de Educación para el Diseño en la Sociedad 5.0 debenser entendidas como un esfuerzo colectivo de la comunidad de académicos de la División de Ciencias y Artes para el Diseño, que pone de manifiesto los retos y oportunidades que enfrenta la educación en diseño en un contexto de cambio acelerado y rompimiento de paradigmas.El evento se realizó el pasado mes de mayo de 2018 y se recibieron más de 50 ponencias por parte de las profesoras y profesores de la División.Las experiencias y/o propuestas innovadoras en cuanto a procesos de enseñanza y aprendizaje que presentan los autores en cada uno de sus textos son una invitación a reflexionar sobre nuestra situación actual en la materia, y emprender acciones en la División para continuar brindando una educación de calidad en diseño a nuestras alumnas, alumnos y la sociedad.Adicionalmente, se organizaron tres conferencias magistrales sobre la situación actual de la educación en Diseño y de las Instituciones de Educación Superior, impartidas por el Mtro. Luis Sarale, profesor de la Universidad Nacional de Cuyo en Mendoza (Argentina), y Presidente en su momento, de la Red de Carreras de Diseño en Universidades Públicas Latinoamericanas (DISUR), el Dr. Romualdo López Zárate, Rector de la Unidad Azcapotzalco, así como del Mtro. Luis Antonio Rivera Díaz, Jefe de Departamento de Teoría y Procesos del Diseño de la División de la Ciencias de la Comunicación y Diseño, en la Unidad Cuajimalpa de nuestra institución.La publicación de estas memorias son un esfuerzo divisional, organizado desde la Coordinación de Docencia Divisional y la Coordinación de Tecnologías del Aprendizaje, del Conocimiento y la Comunicación, para contribuir a los objetivos planteados en el documento ACCIONES:Agenda CyAD2021, en particular al eje de Innovación Educativa. Es necesario impulsar a todos los niveles de la División espacios de discusión orientados a reflexionar sobre el presente y futuro en la educación del diseñador, que contribuya a mejorar la calidad de la docencia y favorezca al fortalecimiento de los procesos de enseñanza y aprendizaje.Finalmente, extiendo un amplio reconocimiento a todos los miembros de la División que hicieron posible este evento, así como a todos los ponentes y participantes por compartir su conocimiento para que la División sea cada día mejor

Gestión del conocimiento. Perspectiva multidisciplinaria. Volumen 8

El libro “Gestión del Conocimiento. Perspectiva Multidisciplinaria”, volumen 8, de la Colección Unión Global, es resultado de investigaciones. Los capítulos del libro, son resultados de investigaciones desarrolladas por sus autores. El libro es una publicación internacional, seriada, continua, arbitrada de acceso abierto a todas las áreas del conocimiento, que cuenta con el esfuerzo de investigadores de varios países del mundo, orientada a contribuir con procesos de gestión del conocimiento científico, tecnológico y humanístico que consoliden la transformación del conocimiento en diferentes escenarios, tanto organizacionales como universitarios, para el desarrollo de habilidades cognitivas del quehacer diario. La gestión del conocimiento es un camino para consolidar una plataforma en las empresas públicas o privadas, entidades educativas, organizaciones no gubernamentales, ya sea generando políticas para todas las jerarquías o un modelo de gestión para la administración, donde es fundamental articular el conocimiento, los trabajadores, directivos, el espacio de trabajo, hacia la creación de ambientes propicios para el desarrollo integral de las instituciones