Estudio de un problema diferencial modelando deformación de membranas vesiculares

Abstract

Los esquemas numéricos para simular la deformación de las membranas de las vesículas sehan estudiado ampliamente en los últimos tiempos debido a su conexión con algunos problemasde motivación biológica. El presente trabajo se enfoca en el estudio de un modelo que describela deformación de una membrana vesicular con un fluido circundante, el cual es denominadocomo modelo de Cahn-Hilliard-Navier-Stokes (CHNS). En la primera parte, usando el método deaproximaciones de Galerkin, se estudia la existencia de soluciones débiles del modelo CHNS.En la segunda parte, se realiza un estudio numérico, en el que se analizan dos esquemasde aproximación para el problema bajo estudio, usando el método de elementos finitos para laaproximación espacial y el método de diferencias finitas para la aproximación temporal. Para estosesquemas se prueban algunas propiedades tales como: buen planteamiento, conservación delvolumen, estabilidad energética y convergencia hacia soluciones débiles. Finalmente, se muestran los resultados de algunas simulaciones numéricas realizadas usando el software Freefem+-+.