给我matlab中利用谱元法求解二维麦克斯韦方程的参考代码
时间: 2024-05-29 08:12:07 浏览: 185
以下是MATLAB代码,用于利用谱元法求解二维麦克斯韦方程:
% 定义问题的参数
c = 299792458; % 光速
mu = pi * 4e-7; % 真空磁导率
epsilon = 8.854187817e-12; % 真空电介质常数
omega = 2 * pi * 1e9; % 频率
k = omega / c; % 波数
lambda = 2 * pi / k; % 波长
eta = sqrt(mu / epsilon); % 波阻抗
Lx = 10 * lambda; % x方向的长度
Ly = 10 * lambda; % y方向的长度
% 定义谱元方法的参数
N = 50; % 谱元数量
p = 4; % 多项式的阶数
q = 4; % 高斯-勒让德积分的阶数
% 创建谱元网格
[x, y] = meshgrid(linspace(-Lx/2, Lx/2, N), linspace(-Ly/2, Ly/2, N));
nodes = [x(:), y(:)];
elements = delaunay(nodes);
mesh = struct('nodes', nodes, 'elements', elements);
% 定义基函数和导数
[phi, dphi] = lagrange_basis(p);
[psi, dpsi] = lagrange_basis(q);
% 定义材料参数和电荷密度
epsilon_r = ones(N*N, 1); % 相对介电常数
sigma = zeros(N*N, 1); % 电荷密度
% 定义初始场
Ez = zeros(N*N, 1);
Hx = zeros(N*N, 1);
Hy = zeros(N*N, 1);
% 创建刚度矩阵和质量矩阵
[A, M] = create_matrices(mesh, phi, dphi, psi, dpsi, epsilon_r, sigma, eta, omega);
% 定义时间步长和总时间
dt = 1e-11;
T = 50 * dt;
% 开始时间步迭代
for t = 0 : dt : T
% 计算电场和磁场
Ez = (M - dt/2 * A) \ (M + dt/2 * A) * Ez;
Hx = Hx + dt/eta * dphi * Ez;
Hy = Hy - dt/eta * dphi * Ez;
Ez = Ez - dt/epsilon * dphi * (Hx + 1j * Hy);
% 画图
figure(1);
subplot(2, 2, 1);
trisurf(mesh.elements, mesh.nodes(:, 1), mesh.nodes(:, 2), real(Ez));
shading interp; xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('E_z'); title('E_z(x,y,t)');
subplot(2, 2, 2);
trisurf(mesh.elements, mesh.nodes(:, 1), mesh.nodes(:, 2), real(Hx));
shading interp; xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('H_x'); title('H_x(x,y,t)');
subplot(2, 2, 3);
trisurf(mesh.elements, mesh.nodes(:, 1), mesh.nodes(:, 2), real(Hy));
shading interp; xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('H_y'); title('H_y(x,y,t)');
drawnow;
end
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