We propose and analyze an augmented mixed finite element method for the pseudostress-velocity formulation of the stationary convective Brinkman-Forchheimer problem in $\mathrm{R}^d$, $d\in \{2,3\}$. Since the convective and Forchheimer terms forces the velocity to live in a smaller space than usual, we augment the variational formulation with suitable Galerkin type terms. The resulting augmented scheme is written equivalently as a fixed point equation, so that the well-known Schauder and Banach theorems, combined with the Lax-Milgram theorem, allow to prove the unique solvability of the continuous problem. The finite element discretization involves Raviart-Thomas spaces of order $k\geq 0$ for the pseudostress tensor and continuous piecewise polynomials of degree $\le k + 1$ for the velocity. Stability, convergence, and a priori error estimates for the associated Galerkin scheme are obtained. In addition, we derive two reliable and efficient residual-based a posteriori error estimators for this problem on arbitrary polygonal and polyhedral regions. The reliability of the proposed estimators draws mainly upon the uniform ellipticity of the form involved, a suitable assumption on the data, a stable Helmholtz decomposition, and the local approximation properties of the Cl\'ement and Raviart-Thomas operators. In turn, inverse inequalities, the localization technique based on bubble functions, and known results from previous works, are the main tools yielding the efficiency estimate. Finally, some numerical examples illustrating the performance of the mixed finite element method, confirming the theoretical rate of convergence and the properties of the estimators, and showing the behaviour of the associated adaptive algorithms, are reported. In particular, the case of flow through a $2$D porous media with fracture networks is considered.


翻译:我们提出并分析一种强化的混合限量元素方法, 用于固定点方程, 这样著名的Schauder和Banachalalitys, 加上Lax- Milgram 理论, 能够证明持续问题的独特溶解性。 由于对流和Forchheimer 条件迫使该速度生活在比通常更小的空间中, 我们用合适的 Galerkin 类型来增加变异配方。 因此, 由此产生的加增方案可以写成一个固定点方程等同的公式, 从而让著名的Schaudioman- Forchheimers 和 Lax- Milgram 理论相结合, 能够证明持续问题的独特溶解性。 由于对流, 软化元素的对流化- Thomas 空间为 $kgeq 0. 0, 用于伪化的 和连续的焦化的复合聚度的配方体配方体配方。 在相关的Galkin salkin 计划中, 稳定、 稳定、 趋异的对基的内基的内基的内值 和前期性变式的内变的内变变变变变变数 数据 数据, 数据 数据 以直压的算的计算法的计算法的计算法的计算的计算 。 这个的计算法的计算法性变法的计算法性变法的计算, 。</s>

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