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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
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   <issn pub-type="epub">
    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.1310198
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    jamp-146905
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     <subject>
      Articles
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     <subject>
      Physics 
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     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    On the Derivation of a New One-Dimensional Model for Blood Flows and Its Numerical Approximation
   </title-group>
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       Yolhan
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      <given-names>
       Mannes
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Mehmet
      </surname>
      <given-names>
       Ersoy
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Ömer Faruk
      </surname>
      <given-names>
       Eker
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Aimed
      </surname>
      <given-names>
       Ajroud
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff3"> 
      <sup>3</sup>
     </xref>
    </contrib>
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     aInstitut de Mathématiques de Toulon (IMATH), Université de Toulon, La Garde, France
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   <aff id="aff2">
    <addr-line>
     aCHU de Bordeaux, Université Claude Bernard Lyon 1, Lyon, France
    </addr-line> 
   </aff> 
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    <addr-line>
     aEcole d’Ingénieurs Seatech, Université de Toulon, Toulon, France
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     10
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     10
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     2025
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   </pub-date> 
   <volume>
    13
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   <issue>
    10
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    3479
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   <lpage>
    3514
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      26,
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      September
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      2025
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    <date date-type="published">
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      28,
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      September
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
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    <date date-type="accepted">
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      28,
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      October
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      2025
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    We propose a new section-averaged one-dimensional model for blood flows in deformable arteries. The model is derived from the three-dimensional Navier-Stokes equations, written in cylindrical coordinates, under the “thin-artery” assumption (similar to the “shallow-water” assumption for free surface models). The blood flow/artery interaction is taken into account through suitable boundary conditions. The obtained equations enter the scope of the non-linear convection-diffusion problems. We show that the resulting model is energetically consistent. The proposed model extends most extant models by adding more scope, depending on an additional viscous term. We compare both models computationally based on an Incomplete Interior Penalty Galerkin (IIPG) method for the parabolic part, and on a Runge Kutta Discontinuous Galerkin (RKDG) method for the hyperbolic part. The time discretization explicit/implicit is based on the well-known Additive Runge-Kutta (ARK) method. Moreover, through a suitable change of variables, by construction, we show that the numerical scheme is well-balanced, i.e., it preserves exactly still-steady state solutions. To end, we numerically investigate its efficiency through several test cases with a confrontation to an exact solution.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Blood Flow
    </kwd> 
    <kwd>
      Convection-Diffusion Problems
    </kwd> 
    <kwd>
      Model Reduction
    </kwd> 
    <kwd>
      Asymptotic Analysis
    </kwd> 
    <kwd>
      Well-Balanced Scheme
    </kwd> 
    <kwd>
      DG
    </kwd> 
    <kwd>
      IIPG
    </kwd> 
    <kwd>
      RKDG
    </kwd> 
    <kwd>
      ARK
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Modeling the cardiovascular system in arteries holds a central place in medical science, particularly in connection with cardiovascular diseases such as coronary heart disease, stroke, peripheral artery disease, aneurysms, and among others. This is especially important today in understanding and forecasting the impact of developed countries’ way of life on people’s healthcare (around 30% of cardiovascular disease deaths are developed from countries). Therefore, it is of major interest to develop an accurate mathematical model. In this part, we derive a new one-dimensional model for blood flow in the spirit of the work by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-3">
     [3]
    </xref>.</p>
   <p>The dynamic of such flow is mainly influenced by the fluid-structure interaction with the artery wall. The forecast to predict the motion of blood through the artery is a difficult task to which substantial effort has been devoted <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-11">
     [11]
    </xref>.</p>
   <p>One of the most widely used models to describe the motion of blood through the artery is the one-dimensional (1D) Blood Flow equation derived, for instance, in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
     [9]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-12">
     [12]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-14">
     [14]
    </xref>. This classical model takes the form of a hyperbolic system of Partial Differential Equations (PDE) describing the conservation laws linking the wall elasticity to the fluid dynamics. This model is derived from an ansatz for the velocity profile (3) and reads,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
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             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
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           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 Q 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mfrac> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>where the unknowns 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> stand for artery’s section area (assumed to be cylindrical), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Q 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the flow rate and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math> is the mean speed over the artery’s section (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
     [9]
    </xref> for further details). The function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denotes the pressure of blood at the wall and reads,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
        </msqrt> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       b 
     </mi> 
    </math> encompasses the elastic behavior of the artery, i.e., 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ξ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <msqrt> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math> is the Young’s modulus, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ξ 
     </mi> 
    </math> is the Poisson ratio, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> is the wall thickness. The velocity profile is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math> is an integer (often set to 9, see for instance <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
     [9]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-15">
     [15]
    </xref>). The friction term 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       K 
     </mi> 
    </math> is defined as a function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math> by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <mi>
        ν 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ν 
     </mi> 
    </math> is the kinematic viscosity of the blood. In Equation (1), the Bousinessq coefficient is given by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
     [9]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-10">
     [10]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-15">
     [15]
    </xref>).</p>
   <p>Our main goal in this section is to derive, starting from the incompressible Navier-Stokes equations with suitable Navier boundary conditions<sup id="fn1">
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-#fnr1">
      1
     </xref></sup> to account for the dynamic of the artery wall and the friction generated, a model akin to (1) via section-averaging (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-1">
     [1]
    </xref>) under a thin-artery assumption. The averaged model that we obtain differs from the model (1) in that it has an additional diffusion term, and the velocity profile is a direct consequence of the performed asymptotic approximation (as in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-3">
     [3]
    </xref>). More precisely, one has</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> is a friction term.</p>
   <p>The new model we propose is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 Q 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 Q 
               </mi> 
               <mi>
                 A 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (5)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       P 
     </mi> 
    </math> is defined by (2). We show that system (5) possesses a mathematical entropy given by,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo stretchy="true">
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math> stands here for the mean speed over the artery’s section of the quantity (4).</p>
   <p>We show that this entropy satisfies the following entropy relation for smooth solutions:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <msub> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Under the assumptions, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Q 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Q 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> at the inlet and outlet respectively, we show that the global energy decreases:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        ν 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo stretchy="true">
                  ¯ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We outline the rest of the article as follows: in Section 2, as our starting point, we present the Navier-Stokes equations and the boundary conditions, including friction and the wall law. We derive the section-averaged one-dimensional equations. In Section 3, we use a Discontinuous Galerkin (DG) method from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
     [16]
    </xref> called the Incomplete Interior Penalty Galerkin (IIPG) method together with the Runge-Kutta Discontinuous Galerkin method (RKDG) from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
     [17]
    </xref>. In Section 4, we use additive implicit/explicit Runge-Kutta for time integration for the parabolic and hyperbolic parts, respectively. We provide extensive numerical testing in Section 5 of the resulting code<sup id="fn2">
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-#fnr2">
      2
     </xref></sup>.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Derivation of a New One-Dimensional Model for Blood Flow in Arteries</title>
   <p>In this section, we present the full derivation of the new one-dimensional model for blood flow.</p>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Navier-Stokes Equations in Cylindrical Coordinates</title>
    <p>Our aim is to construct a mathematical model for blood flow in an artery consistent with the phenomena that can affect its motion. To this purpose, we propose a model reduction of the three-dimensional Navier-Stokes equations leading to a new one-dimensional model following the technique in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-3">
      [3]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-18">
      [18]
     </xref>. We study the case of an axisymmetric artery (with a circular cross-section) and consider suitable boundary conditions to account for artery wall radial deformation and friction. More precisely, the displacements are only in the radial direction, for all angles 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        θ 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 1. Artery shape (DALL-E generated picture).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId69.jpeg?20251031031152" />
    </fig>
    <p>We start in Section 2.1.1 by reviewing the Navier-Stokes equations in cylindrical coordinates, describing the physics with the artery wall boundary. We then introduce the boundary condition at the wall in Section 2.1.2.</p>
    <p>With reference to <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>, we consider an incompressible fluid moving in the time-space domain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Ω 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(6)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> is the radius of a cross-section of the artery (supposed circular), 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math> is its length, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is an arbitrary final time.</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>We assume that the viscous flow is axisymmetric (following <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-6">
      [6]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-15">
      [15]
     </xref>) and its velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> satisfies, on the domain Ω, the three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mtext>
             div 
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mtext>
             div 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mo>
               ⊗ 
             </mo> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ∇ 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mtext>
             div 
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(7)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> the cartesian basis, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        P 
      </mi> 
     </math> is the pressure and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math>, the density of the fluid. Finally, the stress tensor is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∇ 
             </mo> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math> is the kinematic viscosity.</p>
    <p>Consider the following change of variable,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(8)</p>
    <p>then the domain Ω (6) can be expressed as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(9)</p>
    <p>The velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math>, thanks to the axisymmetry assumption, is written 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the radial speed and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is called, later on, the axial speed.</p>
    <p>Remark. As done in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref>, thanks to the axisymmetry assumption, the velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> has no angular component. For the same reason, radial and axial components of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> don’t depend on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        θ 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <p>The coordinate transformation reads,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>leading to the following Jacobian matrix,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and its inverse 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         det 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Coordinate change (8) together with axisymmetry assumption led to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    θ 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         div 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
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                0 
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                    u 
                  </mi> 
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                    r 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
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                  r 
                </mi> 
               </mfrac> 
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                </mi> 
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                </mi> 
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                  r 
                </mi> 
               </msub> 
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                0 
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               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
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                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
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            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
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       </mtext> 
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         σ 
       </mi> 
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         = 
       </mo> 
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            ( 
          </mo> 
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                </mi> 
               </mfrac> 
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                  ∂ 
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                  r 
                </mi> 
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                  ( 
                </mo> 
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                   r 
                 </mi> 
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                    σ 
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                     r 
                   </mi> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
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                  x 
                </mi> 
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                </mi> 
                <mrow> 
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                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
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                 − 
               </mo> 
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                </mi> 
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                </mi> 
                <mrow> 
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                   θ 
                 </mi> 
                 <mi>
                   θ 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
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                </mi> 
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                  ∂ 
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                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
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                   r 
                 </mi> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    σ 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mi>
                     θ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
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                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   θ 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
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                  1 
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                  r 
                </mi> 
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                  σ 
                </mi> 
                <mrow> 
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                   θ 
                 </mi> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
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                </mi> 
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                  ∂ 
                </mo> 
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                  r 
                </mi> 
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                  ( 
                </mo> 
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                   r 
                 </mi> 
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                    σ 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                  </mrow> 
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                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 + 
               </mo> 
               <msub> 
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                  x 
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                  σ 
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                <mrow> 
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                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                </mrow> 
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              </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
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             e 
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            r 
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           , 
         </mo> 
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           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
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         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where,</p>
    <p>
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            ( 
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            ) 
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        </mrow> 
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          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(10)</p>
    <p>Finally, the Navier Stokes Equations (7) in cylindrical coordinates (8) are</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>Crucial to our model derivation is the particular situation at the wall boundary, where the effect of wall deformation plays a central role. The wall boundary is the set of points</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(12)</p>
    <p>We define Γ’s tangential and outward normal vectors by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math> is the axial arclength.</p>
    <p>Since the wall is assumed to be rough, it produces friction, and due to its elastic behavior, it may get deformed. We take friction into account by considering the following Navier boundary condition on the wall Γ,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(13)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is a friction term. Fluid-structure interaction is modeled with the condition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(14)</p>
    <p>Thanks to the following hypothesis:</p>
    <p>H1. Small thickness and plain stresses: The vessel wall thickness 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        h 
      </mi> 
     </math> is assumed to be, a constant, small enough to allow a shell-type representation of the artery geometry. The vessel structure is subjected to plain stresses.</p>
    <p>H2. Cylindrical reference geometry and radial displacement: As described before in (9) and (12), the artery is described by a circular cylindrical surface with straight axes and its displacements are only in the radial direction.</p>
    <p>H3. Small deformation gradients and linear elastic behavior: We suppose that the artery wall behaves like a linear elastic solid where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is assumed to be bounded in time.</p>
    <p>H4. Incompressibility: The wall tissue is incompressible <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-15">
      [15]
     </xref>.</p>
    <p>H5. Dominance of circumferential stresses: Stresses acting along the axial direction can be neglected compared to circumferential ones.</p>
    <p>One can derive the wall dynamic law (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref> for further details):</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             ext 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(15)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the displacement of the wall, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the initial radius of the artery, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the wall tissues density, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        h 
      </mi> 
     </math> is the wall thickness, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the external pressure, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is a function of the Young modulus 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        E 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> (10) is the fluid stress tensor at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> , and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is the fluid pressure at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Gathering (13), (14) and (15), boundary conditions can be written:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mo stretchy="false">
                   ( 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                 <mo stretchy="false">
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(16)</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Section-Averaging</title>
    <p>We now proceed in Section 2.2.1 to write the Navier-Stokes equations with boundary conditions in non-dimensional form. Next, under a thin-artery assumption, we consider the radius of the artery to be small compared to the length, introducing a small parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math>. We formally make an asymptotic expansion of the Navier-Stokes system in first (in Section 2.2.2) and second (in Section 2.2.4) order with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math>. Finally, we derive a section-averaged first- and second-order one-dimensional model for blood flow. Mathematical properties of both models are presented in Section 2.2.3 and in Section 2.2.5. Our approach is similar to those used in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-3">
      [3]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-18">
      [18]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-19">
      [19]
     </xref>.</p>
    <p>To derive the blood flow model, we assume that the artery’s radius is small compared to its length and that radial variations in velocity are small compared to axial ones. For large systemic arteries, typical values of the radius-to-length ratio are 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, which justifies the thin-artery assumption. For smaller vessels (e.g., arterioles), this ratio can increase up to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, conserving the validity of the asymptotic expansion. This is achieved by postulating a small parameter ratio</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the scales of, respectively, radius, length, radial velocity, and axial velocity. As a consequence, the time scale 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        T 
      </mi> 
     </math> is such that</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We also choose the pressure scale to be</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(17)</p>
    <p>It is convenient to define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        T 
      </mi> 
     </math>, as finite constants with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math>, while 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. This allows us to introduce the dimensionless quantities of time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>, space ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>), pressure 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> and velocity field ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) via the following scaling relations</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             : 
           </mo> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math>(18)</p>
    <p>We also rescale the following coefficients</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ¯ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <msubsup> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow></mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math>(19)</p>
    <p>Finally, we define the non-dimensional Reynolds number,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>yielding to the asymptotic regime</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(20)</p>
    <p>Using these dimensionless variables (17), (18), (19) and (20) in the Navier-Stokes Equations (11) and the boundary conditions (16), we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
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             <mfrac> 
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                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
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                <mover accent="true"> 
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                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
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                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msubsup> 
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                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
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                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mover accent="true"> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ˜ 
                   </mo> 
                  </mover> 
                 </msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ˜ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
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              </mo> 
              <mover accent="true"> 
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                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
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                ∂ 
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              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
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                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (21)</p>
    <p>where,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
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          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mover accent="true"> 
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               t 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
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           <msub> 
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             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
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               r 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mrow></mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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            <mover accent="true"> 
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             </mi> 
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               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
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         </mi> 
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             x 
           </mi> 
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             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
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          <mover accent="true"> 
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             u 
           </mi> 
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             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
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              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
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             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
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          <mn>
            0 
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         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
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          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <msub> 
            <mi>
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            <mi>
              w 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
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             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mfrac> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Omitting 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math>, remarking that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, gathering all first-order terms in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, Equations (21) become</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(22)</p>
    <p>Integrating from 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> the radial momentum equation (the second equation in (22)), we obtain the following pressure</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(23)</p>
    <p>As done in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref>, we linearize the Equation (23) with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(24)</p>
    <p>Moreover, by identifying terms at order 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> in the axial momentum equation (the third equation in (22)), thanks to the boundary conditions (the fifth equation in (22)), we obtain the “motion by slice” decomposition</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>for some function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Noting</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>as the mean speed of the fluid over a cross-section of the artery 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(25)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(26)</p>
    <p>we have the properties</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(27)</p>
    <p>Integrating the divergence equation (the first equation in (22)) over the section 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (25), we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <mrow> 
                <msubsup> 
                 <mo>
                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>In view of the normal boundary condition (the fourth equation in (22)), we get the mass conservation equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(28)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>(29)</p>
    <p>is the blood flow rate through the section 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of the artery.</p>
    <p>Then, integrating the axial momentum equation (the third equation in (22)), we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
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    <p>yielding to</p>
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         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msubsup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   p 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Using the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        A 
      </mi> 
     </math> (26) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math>(29), thanks to the normal boundary (the fourth, fifth, and sixth equation in (22)), we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and thanks to the radial momentum equation (the second equation in (22)) and (27), we deduce the equation of momentum</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(30)</p>
    <p>Finally, from Equations (24), (28) and (30), dropping all terms of the first order, we obtain the following section-averaged one-dimensional model for blood flow</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(31)</p>
    <p>We have the following results.</p>
    <p>Theorem 1. Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> satisfy the one-dimensional blood flow system (31), we have:</p>
    <p>1) System (31) is strictly hyperbolic on the set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           &gt; 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>2) For smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, in the region where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the mean velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> satisfies the head equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(32)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>(33)</p>
    <p>is the total head.</p>
    <p>3) For smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the steady state reads</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         for 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         some 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         constant 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In particular, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>4) The pair of function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> forms a mathematical entropy pair for system (31), in that they satisfy the following entropy relation for smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(34)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>5) For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the total energy in Ω, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> decreases and satisfies the inequality</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Proof.</p>
    <p>1) To prove the hyperbolicity of system (31), we write</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <msqrt> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
               </msqrt> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msqrt> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The eigenvalues of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        H 
      </mi> 
     </math> read 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msqrt> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msqrt> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and are real and distinct for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Therefore, system (31) is strictly hyperbolic on the set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           &gt; 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>2) We rewrite the momentum (second) equation in system (31) in terms of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Applying the product rule to the first term of (30) and substituting in the conservation of mass equation, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Again, using the product rule, it follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Finally, dividing by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get the head equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>3) Looking for still steady states, in the Equation (32) for instance (or (31)), we have, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> meaning that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, i.e., 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for some constant 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Recalling that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </msqrt> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </msqrt> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, then we immediately deduce that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. This steady state can be easily preserved from a numerical point of view.</p>
    <p>4) To derive the entropy relation for system (31), we multiply the conservation of mass by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math> which leads to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>then,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>now, using the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math> in (33), we get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We use the momentum Equation (32) to get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. We define the mathematical entropy 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> and we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Finally, using that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get consistent energy decay, meaning,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>5) Integrating (34) between 0 and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math>, we get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which, when we suppose 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> leads to,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> is the total energy in Ω.</p>
    <p>□</p>
    <p>We can improve the order of accuracy of the section-averaged one-dimensional blood flow system (31) by determining the first-order correction depending on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math> in the expansion of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (see (27)). To do so, we come back to Equation (21) and gather all second-order terms in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, leading to,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
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           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
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             b 
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               − 
             </mo> 
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              <mi>
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                0 
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             <mi>
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             </mi> 
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              <mi>
                R 
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                0 
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           </mfrac> 
           <mo>
             + 
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              ( 
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                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
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                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (35)</p>
    <p>Then, we remark on the axial momentum equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
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              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
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            1 
          </mn> 
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            r 
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         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
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            r 
          </mi> 
         </msub> 
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            ( 
          </mo> 
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           <mi>
             r 
           </mi> 
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            <mo>
              ∂ 
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            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mover accent="true"> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo stretchy="true">
                  ¯ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Multiplying by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math> and integrating from 0 to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math>, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and we obtain the following formula which gives a more detailed view of the axial velocity through a parabolic correction</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Then, integrating over a section 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> as defined in (25), we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>meaning,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(36)</p>
    <p>Moreover,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msubsup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo stretchy="true">
                    ¯ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
              <msub> 
               <mi>
                 ν 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mi>
                     R 
                   </mi> 
                  </mfrac> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo stretchy="true">
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(37)</p>
    <p>We write the pressure as follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
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                u 
              </mi> 
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                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
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              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
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           </mfrac> 
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          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
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            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
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             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msubsup> 
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              ∂ 
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             + 
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            </mi> 
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              ( 
            </mo> 
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                ∂ 
              </mo> 
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                r 
              </mi> 
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              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             − 
           </mo> 
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              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
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           </mfrac> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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           + 
         </mo> 
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           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
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              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
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         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
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            </mi> 
           </msub> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
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                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
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           </mn> 
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             + 
           </mo> 
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              ∂ 
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              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
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                ∂ 
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              </mi> 
              <mi>
                x 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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           + 
         </mo> 
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           O 
         </mi> 
         <mrow> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
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           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
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           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mfrac> 
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                  u 
                </mi> 
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                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
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             </mn> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
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                r 
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             </msub> 
             <mo>
               + 
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             <msub> 
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                ∂ 
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                u 
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              <mi>
                x 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           + 
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           O 
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            ( 
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            <mi>
              ε 
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            <mn>
              2 
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          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Integrating from 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math>, we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We now use the dynamic wall equation (the sixth equation in (35)) replacing 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by its expression,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and using the divergence equation (the first equation in (35)),</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We now use the tangential Navier boundary condition (the fifth equation in (35)), mainly that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the normal boundary condition at the wall (the fourth equation in (35)) yielding to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>finally giving,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which can be approximated by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>as done in Section 2.2.2 (see also Equation (24)).</p>
    <p>The left-hand side of the axial momentum equation (the third equation in (35)) can be integrated, keeping in mind (36) and (37), as follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
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                  u 
                </mi> 
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                  x 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo stretchy="true">
                ¯ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
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            x 
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         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The right-hand side of the axial momentum equation (the third equation in (35)) together with the pressure term provides</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
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        <mtd> 
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           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
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           R 
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         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
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          </mi> 
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           + 
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               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
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            <mstyle displaystyle="true"> 
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              <msubsup> 
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                 ∫ 
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                 0 
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              </msubsup> 
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                r 
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          <mo>
            [ 
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           <mfrac> 
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                0 
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            </mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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              r 
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           </mfrac> 
           <msub> 
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            </mi> 
           </msub> 
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            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
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              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
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            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <msub> 
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                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
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                 r 
               </mi> 
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                  ∂ 
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                  x 
                </mi> 
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                  u 
                </mi> 
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                  r 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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               2 
             </mn> 
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            ] 
          </mo> 
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           d 
         </mtext> 
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           r 
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         <mtext>
           d 
         </mtext> 
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           θ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
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          <mi>
            x 
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           R 
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         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
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                R 
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                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
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                ∂ 
              </mo> 
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                r 
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                ( 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
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                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <msub> 
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                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
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              </mi> 
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                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                R 
              </mi> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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            ] 
          </mo> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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         </mtext> 
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           + 
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              ∂ 
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             + 
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                ) 
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               + 
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              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
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            ( 
          </mo> 
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              ε 
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              2 
            </mn> 
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            ) 
          </mo> 
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           + 
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         </mi> 
         <mi>
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            ( 
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            R 
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          <mo>
            ) 
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           + 
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           π 
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         <mi>
           R 
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         <mi>
           ε 
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              ∂ 
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            </mi> 
           </msub> 
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             R 
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           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
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              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
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            <mo>
              ∂ 
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           <msub> 
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              x 
            </mi> 
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           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
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           ε 
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            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Finally, the section-averaged one-dimensional viscous model for blood flow reads,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(38)</p>
    <p>resulting from an approximation in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the Navier Stokes equations. From now on, in these equations, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> stands for the pressure 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>. We emphasize that, at this order, the Coriolis-Boussinesq coefficient 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is equal to 1. Our model differs from the existing ones from this parameter, see for instance <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-9">
      [9]
     </xref>.</p>
    <p>We have the following results.</p>
    <p>Theorem 2. Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> satisfy the one-dimensional blood flow system (38).</p>
    <p>1) For smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, in the region where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the mean velocity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> satisfies the head equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the total head defined in (33).</p>
    <p>2) For smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the steady state reads</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         for 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         some 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         constant 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In particular, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>3) The pair of function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> forms a mathematical entropy pair for system (38), in that they satisfy the following entropy relation for smooth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>4) For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the total energy in our domain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> decreases and satisfies</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo stretchy="true">
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Proof.</p>
    <p>1) We rewrite the momentum (second) equation in system (31) in terms of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Applying the product rule to the first term of (30) and substituting in the conservation of mass equation, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Again, using the product rule, it follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Finally, dividing by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get the head equation associated with system (31),</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>2) We refer to the proof of Theorem 1.</p>
    <p>3) To derive the entropy relation for system (31), we multiply the conservation of mass by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math> which leads to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>then,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>now, using the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math> in (33), we get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We use the momentum Equation (32) to get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We define the mathematical entropy 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> and remark</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>4) Integrating (34) between 0 and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        L 
      </mi> 
     </math>, we get,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo stretchy="true">
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which, when we suppose 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and use integration by parts leads to,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo stretchy="true">
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ν 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>□</p>
    <p>Remark. Although the velocity profile remains parabolic, the second-order asymptotics enforce a Boussinesq coefficient 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. This may seem restrictive, but it is a direct consequence of the modeling and is required to ensure energetic consistency with the full Navier–Stokes equations. Moreover, in contrast with classical 1D models where wall friction is prescribed through an empirical coefficient, here the velocity profile depends explicitly on friction, which enhances the physical consistency of the model. Finally, we stress that one-dimensional models are intrinsically limited when applied to highly complex arterial geometries, such as the cerebral circulation. In these cases, multidimensional models (2D or 3D) are better suited to capture flow separation, recirculation, and strong curvature effects.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. A Discontinuous Galerkin Method for Convection-Diffusion Equations</title>
   <p>In this section, we present a discontinuous Galerkin method to solve a general one-dimensional convection-diffusion system of equations using the IIPG <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
     [16]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-20">
     [20]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-22">
     [22]
    </xref> and the RKDG methods <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
     [17]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-23">
     [23]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-25">
     [25]
    </xref>.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Model Problem</title>
    <p>Our aim is to construct a high-order numerical method for the blood flow problem (38) derived in Section 2. To this purpose, we propose a Discontinuous Galerkin approach for one-dimensional convection-diffusion problem following <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-21">
      [21]
     </xref>. Let us consider the following non-linear one-dimensional convection-diffusion problem:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mo>
             ∀ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             × 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ∀ 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ∀ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ∀ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ∈ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(39)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are Dirichlet boundary conditions and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the initial condition. Here, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the convection component, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the diffusive component and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the source term, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> or 3.</p>
    <p>Remark. For Neumann boundary conditions, one can refer to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref> for more details.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Space Discretization</title>
    <p>Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> be a partition of the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where we define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. For the sake of simplicity, in what follows, we consider 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〚 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          〛 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The space of piecewise discontinuous polynomials of degree 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            ℙ 
          </mi> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           ∀ 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ℙ 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the space of polynomials of degree 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> on the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Defining 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the jump and the average of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> at the endpoints of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〚 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          〛 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, are defined by:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>By convention, we also extend the definition of jump and average at the endpoints of the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow></mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              { 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              } 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow></mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              { 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              } 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math>(40)</p>
    <p>For convenience, we define the numerical flux functions</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(41)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, the eigenvalues of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> a penalty parameter. The numerical flux 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> used for the advective component is the classical Rusanov flux <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref> while 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> yields to the well-known IIPG (Interior Incomplete Penalty Galerkin) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Weak Problem</title>
    <p>To obtain, the weak formulation of Equations (39), we multiply by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and we integrate by parts on each interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, to get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>By adding all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        N 
      </mi> 
     </math> equations above, we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
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               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(42)</p>
    <p>where we used convention (40). The discrete problem is finding 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> solution of (42) for any 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> with proper boundary conditions from (39). For the sake of simplicity, in what follows, we consider 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The generalization to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> can be easily done and is left to the reader.</p>
    <p>Consider the following monomial basis functions of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ℙ 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> reading 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(43)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Their derivative is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. We look for an approximate solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of (42) in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> that we write, in the basis (43),</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <msub> 
        <mtext>
          l 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(44)</p>
    <p>where the coefficients 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are unknown time-dependent functions and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <msub> 
        <mtext>
          l 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the characteristic function of the set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We use the following notation for boundary conditions:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the boundary conditions defined in (39), while, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math>, the conventions described in (40) are used.</p>
    <p>Then, considering the approximations</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>in (42) where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> are the numerical flux defined in (41), we look for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> solution of</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
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                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
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                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(45)</p>
    <p>including the boundary conditions of (39) in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Keeping in mind the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (44), Equation (45) becomes, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mstyle displaystyle="true"> 
                <mrow> 
                 <msubsup> 
                  <mo>
                    ∫ 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                    <mi>
                      n 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       n 
                     </mi> 
                     <mo>
                       + 
                     </mo> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </msubsup> 
                 <mrow> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     ϕ 
                   </mi> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                  </msubsup> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     ϕ 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                  </msubsup> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </mstyle> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
             <msubsup> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    D 
                  </mi> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    D 
                  </mi> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  D 
                </mi> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <msub> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
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             <msubsup> 
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                ∫ 
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                  x 
                </mi> 
                <mi>
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                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
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                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
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                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
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               D 
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             <mi>
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            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
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              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(46)</p>
    <p>where for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mo>
          [ 
        </mo> 
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         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
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          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
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        </mi> 
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         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mo>
          [ 
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         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msubsup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Using those in (46), we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mstyle displaystyle="true"> 
                <mrow> 
                 <msubsup> 
                  <mo>
                    ∫ 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                    <mi>
                      n 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       n 
                     </mi> 
                     <mo>
                       + 
                     </mo> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </msubsup> 
                 <mrow> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     ϕ 
                   </mi> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                  </msubsup> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     ϕ 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mi>
                     n 
                   </mi> 
                  </msubsup> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </mstyle> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
             <msubsup> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
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                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>which we rewrite as,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <msubsup> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
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            ∫ 
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              x 
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              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
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               n 
             </mi> 
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               + 
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           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ϕ 
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             j 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
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        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
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              u 
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               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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             <msub> 
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                x 
              </mi> 
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                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
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                 n 
               </mi> 
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                 + 
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             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
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             <mi>
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            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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            ∂ 
          </mo> 
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            x 
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         </msub> 
         <msubsup> 
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            i 
          </mi> 
          <mi>
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          </mi> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
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               n 
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             <mo>
               + 
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           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
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          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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              x 
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             </mi> 
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               + 
             </mo> 
             <mn>
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           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(47)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
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              </mi> 
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                n 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
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            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             g 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
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             <mi>
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            </mrow> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           <mi>
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            ∂ 
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            ( 
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          <mi>
            x 
          </mi> 
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            ) 
          </mo> 
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           − 
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            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
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             , 
           </mo> 
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              x 
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               n 
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           <mo>
             , 
           </mo> 
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            <mi>
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            </mrow> 
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             , 
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              ∂ 
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              x 
            </mi> 
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            </mrow> 
           </msub> 
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            ) 
          </mo> 
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         </msubsup> 
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               + 
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            ) 
          </mo> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
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         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
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         <mover accent="true"> 
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            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
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          <mrow> 
           <mi>
             t 
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             , 
           </mo> 
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            <mi>
              n 
            </mi> 
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             , 
           </mo> 
           <msub> 
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            ) 
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         </msubsup> 
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            ( 
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          <mrow> 
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              x 
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              n 
            </mi> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (48)</p>
    <p>and,</p>
    <p>
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          ( 
        </mo> 
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           t 
         </mi> 
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           , 
         </mo> 
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         </mo> 
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               n 
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               + 
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             <mn>
               1 
             </mn> 
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           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
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           s 
         </mi> 
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          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(49)</p>
    <p>Finally, we define,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  F 
                </mi> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     D 
                   </mi> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     D 
                   </mi> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    x 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     D 
                   </mi> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 D 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     D 
                   </mi> 
                   <mi>
                     G 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  M 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  U 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                〚 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                〛 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math>(50)</p>
    <p>This leads to the following system of ODE’s,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(51)</p>
    <p>Remark.</p>
    <p>1) All integrals are computed using 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> Gauss-Legendre quadrature points.</p>
    <p>2) The initial solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of problem (39) is projected to get 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, i.e.,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        i 
      </mi> 
     </math> in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〚 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〛 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, this leads to a linear problem, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 ϕ 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            〚 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〛 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            〚 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            〛 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Time Discretization</title>
   <p>In this section, we propose a time discretization based on the Additive Runge-Kutta (ARK) methods applied to the ODE system (51) as done in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-26">
     [26]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-28">
     [28]
    </xref> for instance.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>ARK Method</p>
   <p>We recall the additive ARK methods derived in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-26">
     [26]
    </xref>. ARK methods are used to solve equations of the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(52)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> are some functions. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> a well-chosen step size, s-stage additive Runge-Kutta methods reads, for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msup> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the approximate solution of (52) at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> the approximate solution at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> at a certain order of accuracy and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> another approximate solution at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> at a lower order of accuracy. Each of the respective Butcher coefficients 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are constrained, at a minimum, by certain order of accuracy and stability considerations discussed in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-26">
     [26]
    </xref>. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       s 
     </mi> 
    </math> is the number of steps associated with the ARK method.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Application to the ODE System</p>
   <p>We rewrite the ODE (51) in the form of (52) leading to,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        and 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(53)</p>
   <p>This leads to the following scheme,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  Δ 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We use the PID-controller from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-26">
     [26]
    </xref> to adapt 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> with an upper-bound taken from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
     [17]
    </xref> as in the hyperbolic case. The maximal time step is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          cfl 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        cfl 
      </mtext> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       p 
     </mi> 
    </math> is the polynomial degree, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math>, the spacial step size and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       c 
     </mi> 
    </math> the characteristic speed define as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mi>
          max 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           〚 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           〛 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msup> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> the eigenvalues of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. An explicit Runge-Kutta scheme is used for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and a diagonally implicit one for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In this case, the scheme can be written as,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <msup> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
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                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
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                 a 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
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               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
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                   [ 
                 </mo> 
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                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
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                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
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                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
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                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
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                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
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                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
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                1 
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             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
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                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
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                   [ 
                 </mo> 
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                   1 
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                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
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               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
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                   [ 
                 </mo> 
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                   1 
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                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
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                <msub> 
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                   t 
                 </mi> 
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                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
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                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
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                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
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                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
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                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
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               <mover accent="true"> 
                <mi>
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                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
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                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <msup> 
               <mi>
                 F 
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               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
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                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
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                 </mi> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     [ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mo>
                     ] 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msubsup> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   K 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            . 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (54)</p>
   <p>This means we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       s 
     </mi> 
    </math> non-linear equations to solve. We use a fix-point method here to solve those, meaning, we define the following recursion on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       r 
     </mi> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <msup> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <msup> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <mtext>
                Δ 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 K 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <msup> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 [ 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 ] 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <mtext>
                Δ 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 K 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(55)</p>
   <p>with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> while 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for a given tolerance, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ε 
     </mi> 
    </math> (set to 10<sup>−</sup><sup>12</sup> in practice).</p>
   <p>We use the following time scheme depending on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       p 
     </mi> 
    </math> (see <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref>) and butcher tables which can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-26">
     [26]
    </xref> for instance.</p>
   <table-wrap id="table1">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Table 1. Time schemes for different values of 

      <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        
  p
 
       </mi>

      </math>.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           p 
         </mi> 
        </math></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">Time scheme</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">ARK3</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">ARK3</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">ARK4</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">4</p></td> 
      <td class="acenter" width="50.00%"><p style="text-align:center">ARK5</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <sec id="s4_1">
    <title>Well-Balanced Scheme for Still-Steady-States Solutions</title>
    <p>We show in this section that one can easily obtain a well-balanced scheme without modifying the numerical method contrary to the well-known existing methods <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-29">
      [29]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-31">
      [31]
     </xref>. It can be achieved through a simple change of variables and the presented method can also be applied to the Saint-Venant equations with classical approximate Riemann Solver.</p>
    <p>Let us introduce</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>One can transform the system (38) into the form</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(56)</p>
    <p>and,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(57)</p>
    <p>Then, we have the following property:</p>
    <p>Proposition 1. The numerical scheme (54) preserves exactly the still-steady states solutions (see Theorem 1 and Theorem 2). Let us note 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> be an approximation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. If 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. More precisely, the approximation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        a 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math> at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are 0.</p>
    <p>Proof.</p>
    <p>We want to prove that if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a sequence verifying Equation (54) such that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. In this proof, we justify only the case 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> since the proof at rank 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, is a straightforward consequence.</p>
    <p>Let us also remark that if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> which is the case when we consider the model (56) and (57) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> through the definition of (41), (47), (48), (49), (50) and (53).</p>
    <p>Assume that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then in (54), for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>To obtain the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, we perform a fixed-point iteration (55). For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> yielding to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> satisfies</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>yielding to, as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Then, recursively, we get 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. As a consequence, the second and third equation in (54), provide 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>□</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Numerical Test Cases</title>
   <p>In this section, we present some test cases for the Discontinuous Galerkin (DG) method on convection-diffusion problems as presented in Section 3. We deal with a scalar case in Section 5.1 and the blood flow models (31) and (38) in Section 5.2. The main objectives of these test cases are to:</p>
   <p>1) Examine the behavior of the numerical scheme in the presence of degenerating parabolic terms. This will involve testing the scheme’s performance when the diffusion component becomes negligible or zero.</p>
   <p>2) Assess the numerical convergence of the DG method. We aim to evaluate the accuracy and stability of the method under various scenarios, including different grid resolutions and complexities.</p>
   <p>3) Apply the DG method to the 1D blood flow models (31) and (38). This step will demonstrate the method’s practical applicability in simulating real-world scenarios in blood flow dynamics.</p>
   <p>These test cases will provide insights into the efficacy and robustness of the DG method.</p>
   <sec id="s5_1">
    <title>5.1. Convergence Order for Scalar Convection-Diffusion Equations</title>
    <p>To test our numerical scheme, we consider two test cases. The first one, presented in Section 5.1.1 will highlight the robustness of the scheme in scenarios where the exact solution gets close to a discontinuous solution for diffusion coefficient smaller and smaller, with respect to the penalty parameters.</p>
    <p>The second test case, presented in Section 5.1.2, however is made to make the diffusion tend to 0 in time to highlight how the scheme acts when the model has degenerate parabolicity.</p>
    <p>For this first test case, the following one-dimensional convection-diffusion problem is considered:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow></mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mtext>
               tanh 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mtext>
               tanh 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0.5 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mtext>
               tanh 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  ν 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0.5 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               . 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(58)</p>
    <p>The analytical solution is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         tanh 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (shown in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>). Following the notations from Section 3, we consider:</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math> is a strictly positive parameter.</p>
    <p>Numerical Solutions</p>
    <p>In <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we observe different behavior of the numerical solution when the diffusion coefficient decreases. Indeed, as the diffusion coefficient 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math> decreases, the solution approaches a discontinuity leading to high error in the numerical solution and the accuracy of the solution can be improved using slope limiter <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref>.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 2. Solution of (58) with degree 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> and at time 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mfrac> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </mfrac> 
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId910.jpeg?20251031031203" />
    </fig>
    <p>In the case of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.001 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we observe, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref> (to compare with <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>), the smaller 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is, the better the results are accurate meaning that the automatization of the choice of the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is relevant (as in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref>). Moreover, in the case of large viscosity, we will see that the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is crucial to get accurate solution (see<xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>).</p>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 3. Solution of (58) with degree 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> and at time 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mfrac> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </mfrac> 
 
        </mrow>

       </math> with 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   ν
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.001
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   σ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId923.jpeg?20251031031203" />
    </fig>
    <p>Numerical Order</p>
    <p>We proceed with the computation of the error 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ϵ 
      </mi> 
     </math> to get the numerical order of convergence where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               exact 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               DG 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           exact 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the exact solution to the problem (58) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           DG 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the solution obtained from the numerical scheme presented in Section 3 at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>In our convergence study, the numerical solution is computed for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         16 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         32 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and 64. and the results are given in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. We also study the order with respect to the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>.</p>
    <p>In <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>, we recover the usual numerical order 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> of the IIPG method (as in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref> for instance) whenever the viscosity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math> is large enough, i.e.,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is odd</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is even</p>
    <p>Whenever the viscosity is small, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>, the numerical order of convergence is almost 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, i.e., we recover the classical order for convection problem in the presence of discontinuity or very sharp numerical solution.</p>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 4. Numerical convergence order for different values of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  p
 
        </mi>

       </math> and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  ν
 
        </mi>

       </math> with 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   σ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   100
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId962.jpeg?20251031031204" />
    </fig>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 5. Numerical convergence order for different values of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  σ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  ν
 
        </mi>

       </math> with 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId969.jpeg?20251031031203" />
    </fig>
    <p>Finally, to show the importance of the choice of the penalty parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math>, <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref> show the numerical order of convergence for different values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. For a high value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math>, a high penalty parameter is required while, for the low value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ν 
      </mi> 
     </math>, the penalty parameter should be small. Automatization of the choice of the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is then relevant to get accurate numerical simulation (as in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref>, done in the case of a linear problem).</p>
    <p>For this second test case, the following one-dimensional convection-diffusion problem is considered:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               20 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   40 
                 </mn> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mi>
                   ν 
                 </mi> 
                 <msup> 
                  <mtext>
                    e 
                  </mtext> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow></mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               for 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               tanh 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 10 
               </mn> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               for 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 10 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               tanh 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 10 
               </mn> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               for 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 10 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               . 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (59)</p>
    <p>The analytical solution is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         tanh 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref>). Following the notations from Section 3, the functions are defined as:</p>
    <p>For this test case, we set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Remark that, in (59), the parabolic part vanishes exponentially, which leads to the hyperbolic part being dominant. Moreover, due to the definition of the viscous numerical flux (see (41)), the penalty term vanishes, meaning that we expect to obtain an accurate solution given the observation in Section 5.1.1.</p>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 6. Solution of (59) with degree 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1004.jpeg?20251031031204" />
    </fig>
    <p>As already mentioned in the previous test case Section 5.1.1, these results could be improved using slope limiters (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref>). Finally, in <xref ref-type="fig" rid="fig7">
      Figure 7
     </xref>, we compute the numerical order of convergence and we obtain the order of the RKDG scheme (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref>) (i.e., if we approximate the solution of problem (59) by a piecewise polynomial of order 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math>, we obtain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> order of convergence).</p>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 7. Errors for the test case (59) at 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1011.jpeg?20251031031204" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s5_2">
    <title>5.2. Test Case for Blood Flow Systems</title>
    <p>To solve the second-order (viscous) one-dimensional blood flow model (see Section 2, Equations (38)), we use the DG method presented in Section 3. Our aim is to compute the numerical order of convergence for a given exact solution and to show that, under a suitable change of variable, the numerical scheme captures exactly the still-steady states solutions. Moreover, we will also compare the non-viscous model to the viscous one.</p>
    <p>We consider the blood flow model</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  Q 
                </mi> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              K 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mfrac> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(60)</p>
    <p>for which the exact solution is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(61)</p>
    <p>In these equations, we have 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for the friction term and the source term is given by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msqrt> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </msqrt> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mi>
               tan 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </msqrt> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the pressure.</p>
    <p>For this test case, we consider the following initial and boundary conditions:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and the following physical and numerical parameters in <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref>.</p>
    <table-wrap id="table2">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table2">
       Table 2
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Table 2. Physical and numerical parameters.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">Parameter</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">Value</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            β 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            ν 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">0 or 1</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            T 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            L 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">2π</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            σ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mtext>
             cfl 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="22.61%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>We compute the error 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               exact 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               DG 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           exact 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the exact solution (61) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           DG 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the solution obtained from the numerical scheme (presented in Section 3) at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Non-viscous case 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (see Equation (60)): In <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref>, we show the pressure and speed for different values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        N 
      </mi> 
     </math> (4, 8, 16, 32) in the non-viscous case. In <xref ref-type="fig" rid="fig9">
      Figure 9
     </xref>, we compute the numerical order of convergence for the pressure and speed for different polynomial degree 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math>. We obtain numerical order between 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for both the pressure and the speed. As expected, those results are similar to those obtained in the RKDG case <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-17">
      [17]
     </xref>.</p>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 8. Convergence study for the exact solution 61 in the non-viscous case at time 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   T
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1058.jpeg?20251031031205" />
    </fig>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 9. Convergence order in the non-viscous case.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1061.jpeg?20251031031205" />
    </fig>
    <p>Viscous case 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (see Equation (60)): As done before, in <xref ref-type="fig" rid="fig10">
      Figure 10
     </xref>, we show the pressure and speed for different values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        N 
      </mi> 
     </math> (4, 8, 16, 32) for the viscous model (60). In <xref ref-type="fig" rid="fig11">
      Figure 11
     </xref>, we obtain numerical order between 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is odd and from 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        p 
      </mi> 
     </math> is even for both the pressure and the speed. Those results are similar to those obtained in the IIPG case <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
      [16]
     </xref>.</p>
    <p>On average, the non-linear solver required between 2 and 4 Newton iterations per stage. The fixed-point iterations were similarly efficient. The tolerance 10<sup>−</sup><sup>12</sup> ensured robust convergence, while the CFL restriction limited excessive time-step growth. Overall, these settings balanced stability with efficiency, leading to competitive runtimes.</p>
    <fig id="fig10" position="float">
     <label>Figure 10</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 10. Convergence study for the exact solution (61) in the viscous case at time 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   T
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1078.jpeg?20251031031205" />
    </fig>
    <fig id="fig11" position="float">
     <label>Figure 11</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 11. Convergence order in the viscous case.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1080.jpeg?20251031031205" />
    </fig>
    <p>As done in subsection of Section 4, one can transform the previous system (60) into the equivalent form</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                A 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                Q 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  A 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <msub> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The main advantage of this formulation is that, as shown in subsection of Section 4, we capture exactly the still-steady states solutions. To show the ability of the scheme to capture those states, we consider the following initial and boundary conditions:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr columnalign="left"> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mtd> 
         <mtd columnalign="left"> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mfrac> 
                  <mi>
                    L 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             tanh 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 5 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             tanh 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 10 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>From a physical viewpoint, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> represents a stenosis (as represented in <xref ref-type="fig" rid="fig12">
      Figure 12
     </xref>) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math> represents the elasticity distribution within the artery. We have used the physical and numerical parameters in <xref ref-type="table" rid="table3">
      Table 3
     </xref>.</p>
    <table-wrap id="table3">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table3">
       Table 3
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Table 3. Physical and numerical parameters for the 1D steady-state solutions.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center">Parameter</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">Value</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">Unit</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Description</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             × 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">kg∙cm<sup>−</sup><sup>1</sup>∙s<sup>−</sup><sup>2</sup></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Minimum young modulus</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             × 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">kg∙cm<sup>−</sup><sup>1</sup>∙s<sup>−</sup><sup>2</sup></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Maximum young modulus</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            h 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.05</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">cm</p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Thickness</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">kg∙cm<sup>−</sup><sup>3</sup></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Density</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            ξ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.0</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Poisson coefficient</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">cm</p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Maximum radius</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">cm</p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Minimum radius</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            ν 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.03</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">cm<sup>2</sup>∙s<sup>−</sup><sup>1</sup></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Kinematic viscosity</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            T 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.25</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">s</p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Final time</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            L 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">15</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center">cm</p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Artery’s length</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            σ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Penalty parameter</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mtext>
             cfl 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Cfl</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.20%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            N 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.70%"><p style="text-align:center">32</p></td> 
       <td class="acenter" width="21.86%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="39.24%"><p style="text-align:center">Number of sub-intervals</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>As expected and as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig13">
      Figure 13
     </xref>, the still-steady states are exactly preserved.</p>
    <fig id="fig12" position="float">
     <label>Figure 12</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 12. Artery Geometry.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1127.jpeg?20251031031206" />
    </fig>
    <fig id="fig13" position="float">
     <label>Figure 13</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-"></xref>Figure 13. Steady state solutions at 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   t
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   T
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.25
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724375-rId1128.jpeg?20251031031206" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Concluding Remarks and Perspectives</title>
   <p>In this work, we have presented the derivation of a new one-dimensional model for blood flows, including accounting for additional viscous terms in comparison with existing models in the literature. The model is derived from the axisymmetric assumption, for which the mean axis is assumed straight and the effects of the curvature and torsion are neglected. In the case of the brain arteries, those effects play an important role in the fluid dynamics of the blood and cannot be omitted and more accurate models are required. This is the main topic of a forthcoming work. Furthermore, we have presented a numerical method based on a Discontinuous Galerkin method (ARK-IIPG-RKDG) to show its robustness and accuracy. However, as done in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-16">
     [16]
    </xref>, the automatization of the penalty parameter is crucial and the construction of such a method is still in progress in the case of convection-diffusion problems. It is the topic of a forthcoming paper. Finally, we stress that one-dimensional models are intrinsically limited when applied to highly complex arterial geometries, such as the cerebral circulation. In these cases, multidimensional models (2D or 3D) are better suited to capture flow separation, recirculation, and strong curvature effects.</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>This work has been supported by the ADEN-MED project (Adaptability to Extreme Events and Natural Risks-Application to the Mediterranean and Djibouti), funded by the Région Sud Provence-Alpes-Côte d’Azur under the AAP MEDCLIMAT “Natural Risks and Food Sovereignty”.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>NOTES</title>
   <p><sup id="fnr1">
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-#fn1">
      1
     </xref></sup>Contrary to , where they use Dirichlet boundary conditions.</p>
   <p><sup id="fnr2">
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146905-#fn2">
      2
     </xref></sup>A Julia implementation of this code, written by Y. Mannes and M. Ersoy, is freely available on request, see also https://julialang.org/.</p>
  </sec>
 </body><back>
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   <title>References</title>
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