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一阶偏微分方程解法,求下列偏微分方程的通解

时间:2023-05-05 05:36:02 阅读:33209 作者:3245

偏微分方程的数值解系列博文:

偏微分方程数值解(一) :定解问题差分解法

偏微分方程数值解(二) :一维状态空间偏微分方程的MATLAB解法

偏微分方程数值解(三) :化工应用实例-----煤接触反应装置内温度及转化率分布

偏微分方程数值解(四) :化工应用————扩散体系的浓度分布

偏微分方程数值解(五)二维状态空间偏微分方程的MATLAB解法

偏微分方程数值解(六)偏微分方程的pdetool解法

目录

1图形界面解法介绍

2图形界面解法的使用步骤

1图形界面解法概述对于一般领域、任意边界条件的偏微分方程,可以在MATLAB中利用pdetool提供的偏微分方程用户图形界面解法。 图形界面解法的步骤大致如下。

(1)定义 PDE 问题,包括二维空间范围,边界条件以及 PDE 系数等。

(2)产生离散化之点,并将原 PDE 方程式离散化。

(3)利用有限元素法(finite element method;FEM)求解并显示答案。

在介绍此解法工具之前,请参阅此PDE图形界面菜单下的功能图标(icon)按 钮

2使用图形界面解决方案的步骤在使用PDE工具界面解决之前,必须定义PDE问题。 这包括三大部分。

)1)用3358www.Sina.com/模式定义需要求解的绘图(draw)

)2)使用3358www.Sina.com/模式、问题的空间范围(domain)

)3)输入3358www.Sina.com/, boundary ,即c、a、f、d等PDE模式下的系数。

定义PDE问题后,可以通过以下两个步骤进行求解

)1) 3358www.Sina.com/模式下,指定边界条件

)2)在3358www.Sina.com/模式下,PDE 模式

)3)最后,在Plot模式下显示回答。

注意:

1. MATLAB用图表显示结果。 用户还可以单击plot下的" parameters "功能,以适当的方式查看图表和数据。 例如以3D方式显示求解结果。 参数的设定如图10所示,结果如图11所示。

2 .另外,如果用户希望将结果输出到命令窗口以便以后处理,可以通过在“导出解决方案”的“解决方案”部分中指定变量名称来完成。

3 .如果要获得抛物型或双曲型方程的数值解,还必须使用" solve "菜单下的" parameters…"选项设置初始值条件。

4 .在上面定义边界条件和初始条件时,可以使用一些内置变量。

)1)在边界条件输入框中,如果需要二维坐标x和y、边界长度参数(s在箭头方向上沿边界从0增加到1 )、外法线向量的分量nx和ny )边界的切线方向,则可以用tx=-ny和ty=nx表示)

)2)也可以在初始值条件输入框中输入用户定义的MATLAB允许变量(p、e、t、x、y )的函数。

例子用PDETOOL重新求出例子8的数值解。

例8求解正方形区域((x,y )|1x,y1 )上的热传导方程

边界条件为Dirichlet条件u=0。

这里是抛物型方程,其中c=1、a=0、f=0、d=1。

1 )定义PDE问题,包括二维空间范围、边界条件及PDE系数等。 这里省略。

2 )分区后,可以通过" Mesh "菜单下的" Export Mesh…"选项将p、e、t三个参数分别输出到工作区。

3 )然后,将函数fun1(x,y )编写如下:

functionf=fun1(x,y ); f=Zeros(Length(x ),1 ); IX=find(x.^2y.^20.16 ); f(IX )=1; 其中变量x,y是MATLAB接受的内置变量。 如下设置“求解”菜单下的参数…选项:

输入时间框: linspace(0、0.1、20 );

在初始值框中输入" fun1"。

4 )按如下方式设置" plot "菜单下的" parameters…"选项: 选择两个选项:高(3- DP lot )和动画。

5 )用鼠标点击工具栏上的“=”按钮,可以绘制数值解的三维图形。

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