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这段代码使用了隐式差分法来解热传导方程,并与精确解进行比较。以下是对代码的解释:
. l2 c" ]3 D8 Z3 G0 ]: D
4 t# I8 [4 m+ y0 v* ~6 H& W! e; R1.初始化:4 b3 J4 L4 v! _) d! N& j6 r0 |; q4 p
& G, I2 E1 J7 f9 Q3 r( o$ l4 I
a = 0;7 _8 C: o; g: x, |# Q: G% ]4 H
b = 1;
& }$ P1 Y) f6 b' }8 @2 T7 y5 K* j m = 10; % 空间划分
6 D) j3 e8 e1 y4 G! Y; o" u T = 0.5; % 最终时间
! M. Y: `, f( ^ N = 50; % 时间划分
5 q- Q) j9 s& x* w af = 1; % 松弛因子
2 n3 L. s8 [9 U3 L f! I f = inline('sin(pi*x)', 'x'); % 初始条件" g- o9 ^# ~) N2 {
h = (b - a) / m;
/ T( Q; v) ~3 @$ z k = T / N;" O+ \, {- q& h+ c" x2 I0 w, V
lmd = af^2 * k / h^2;0 ^" G; _3 }! n3 Y7 Q* W# w7 w5 H
x = linspace(a, b, m+1);) b d# N% Q4 N6 O4 _9 _' a# F1 v
x = x(2:m);
' `; c1 s! f5 |0 v$ t# r i = 1:m-1;
! n, _" s6 R% Q V; G u = f(i.*h); % 初始时刻的温度分布0 [' ?1 f7 E7 ?( t
: y! [# F4 ~5 g# e3 G$ z
在这一部分,初始化了问题的各个参数,包括空间划分 m、最终时间 T、时间步长 k、松弛因子 af 等。0 O/ U, S4 ]% }% t1 w2 ?
# J& C- R0 r) ?0 S0 P2.隐式差分法求解:2 U' W, s/ D' K* l8 b5 \
$ Q& Z6 v* I7 W3 x% d) i3 x for j = 1:N
; Q7 S8 K2 @3 b t = j * k;9 X- f# s- J( g8 _; |+ ]9 \
u = trisys(-lmd * ones(m-2,1), 1 + 2*lmd * ones(m-1,1), -lmd * ones(m-2,1), u);/ h$ j+ c- K4 W* `; [9 ~
end9 q* _4 ^9 t; g+ o" A
0 u5 u6 l7 U" ?3 w: R# `7 |; z这一部分使用了隐式差分法,通过求解三对角线系统 trisys 来更新温度分布 u。隐式方法具有稳定性,适用于热传导等偏微分方程问题。
! x9 v# k+ v) K. |; P) G6 s9 N! S' O6 w$ L& ~
3.计算精确解和误差:
) ^. [$ u+ f$ q5 _; r" B
) ^. a1 W- _6 G) t" ] true = exp(-pi^2 * T) .* sin(pi * x);; g. l: r, l; ^3 }
error = abs(u - true);
8 X2 M- T) M; R. x1 ^0 X1 W re = [x', u', true', error'];
4 u1 z, g+ K; a- s" _
9 z2 _* |' _! E3 h8 E& M在最后,计算了精确解 true,并计算了数值解与精确解之间的误差。$ \/ u$ \% t" ]0 h% R/ p5 U$ S' }$ [
% ^: c- l5 V& G$ W4.输出结果:
m# R0 y' o5 E) H0 D- L' c% l; F0 i3 F: A1 m2 k
re/ E% f) _- q. `
. K* p9 s6 z6 K: r# z* X/ ?
最后,输出结果包括空间点 x、数值解 u、精确解 true 以及它们之间的误差。$ j$ ~' R' O5 c' J9 L7 D- K0 x
这段代码主要用于演示隐式差分法在热传导方程问题中的应用,并通过输出结果进行验证。
, I8 ?8 J; L3 A. `
( h. g t9 _) v+ @6 U/ I4 o( X
6 v2 Q5 Q7 L# D) B6 G |
zan
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