代码存在报错 D[:] = u[i-1, 1:-1] + alpha*(u[i-1, :-2] - 2*u[i-1, 1:-1] + u[i-1, 2:]) ValueError: could not broadcast input array from shape (99,) into shape (100,)

时间: 2024-03-04 11:49:10 浏览: 14
非常抱歉,这是我的疏忽,代码中的 `D` 应该是包含 $N-1$ 个元素的数组,而不是包含 $N$ 个元素的数组,因此在计算 `D` 时出现了维度不匹配的错误。以下是修改后的代码: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义常数 L = 1 # 计算区间长度 N = 101 # 离散点数 dx = L / (N - 1) # 离散点间距 dt = 0.001 # 时间步长 T = 0.1 # 计算时长 nt = int(T/dt) + 1 # 时间步数 nu = 0.1 # 粘度系数 Re = 5000 # 雷诺数 u0 = np.zeros(N) # 初始速度 # 设置边界条件 u0[0] = 0 # 下边界条件 u0[-1] = 1 # 上边界条件 # 定义函数 def thomas(A, B, C, D): n = len(B) c_ = np.zeros(n-1) d_ = np.zeros(n) u = np.zeros(n) c_[0] = C[0] / B[0] d_[0] = D[0] / B[0] for i in range(1, n-1): c_[i] = C[i] / (B[i] - A[i]*c_[i-1]) for i in range(1, n): d_[i] = (D[i] - A[i-1]*d_[i-1]) / (B[i] - A[i-1]*c_[i-1]) u[-1] = d_[-1] for i in range(n-2, -1, -1): u[i] = d_[i] - c_[i]*u[i+1] return u def CrankNicolson(u0, nu, dx, dt, nt): u = np.zeros((nt, N)) u[0] = u0 alpha = nu*dt/(2*dx**2) A = np.zeros(N-2) B = np.zeros(N-1) C = np.zeros(N-2) D = np.zeros(N-1) for i in range(1, nt): A[:] = -alpha B[:] = 1 + 2*alpha C[:] = -alpha D[:-1] = u[i-1, 1:-1] + alpha*(u[i-1, :-2] - 2*u[i-1, 1:-1] + u[i-1, 2:]) D[-1] = u[i-1, -1] # 上边界条件 u[i, 1:-1] = thomas(A, B, C, D) u[i, 0] = 0 # 下边界条件 u[i, -1] = 1 # 上边界条件 return u # 计算数值解 u = CrankNicolson(u0, nu, dx, dt, nt) # 绘制曲线 plt.plot(np.linspace(0, L, N), u[-1]) plt.xlabel('位置') plt.ylabel('速度') plt.show() ``` 在计算 `D` 时,我们首先计算前 $N-1$ 个元素,然后将最后一个元素设置为上边界条件。这样就可以避免维度不匹配的错误了。

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import numpy as np from math import * def Pnm(Phi, Degree): P = np.zeros([Degree + 2, Degree + 2]) # 跨阶次正规化勒让德系数 P[1][1] = 1 P[2][1] = sin(Phi) * 3 ** 0.5 P[2][2] = sqrt(3 * (1 - sin(Phi) ** 2)) for j in range(1, 3): for i in range(3, Degree + 2): l = i - 1 m = j - 1 a = sqrt((4 * l ** 2 - 1) / (l ** 2 - m ** 2)) b = sqrt((2 * l + 1) / (2 * l - 3)) * sqrt(((l - 1) ** 2 - m ** 2) / (l ** 2 - m ** 2)) P[i][j] = a * sin(Phi) * P[i - 1][j] - b * P[i - 2][j] for j in range(3, Degree + 1): for i in range(j, j + 2): l = i - 1 m = j - 1 if (m == 2): beta = sqrt(2 * (2 * l + 1) * (l + m - 2) * (l + m - 3) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) gama = sqrt(2 * (l - m + 1) * (l - m + 2) / (l + m) / (l + m - 1)) else: beta = sqrt((2 * l + 1) * (l + m - 2) * (l + m - 3) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) gama = sqrt((l - m + 1) * (l - m + 2) / (l + m) / (l + m - 1)) P[i][j] = beta * P[i - 2][j - 2] - gama * P[i][j - 2] if ((j + 2) < Degree + 2): for i in range(j + 2, Degree + 2): l = i - 1 m = j - 1 alpha = sqrt((2 * l + 1) * (l - m) * (l - m - 1) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) if (m == 2): beta = sqrt(2 * (2 * l + 1) * (l + m - 2) * (l + m - 3) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) gama = sqrt(2 * (l - m + 1) * (l - m + 2) / (l + m) / (l + m - 1)) else: beta = sqrt((2 * l + 1) * (l + m - 2) * (l + m - 3) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) gama = sqrt((l - m + 1) * (l - m + 2) / (l + m) / (l + m - 1)) P[i][j] = alpha * P[i - 2][j] + beta * P[i - 2][j - 2] - gama * P[i][j - 2] l = Degree m = Degree beta = sqrt((2 * l + 1) * (l + m - 2) * (l + m - 3) / (2 * l - 3) / (l + m) / (l + m - 1)) gama = sqrt((l - m + 1) * (l - m + 2) / (l + m) / (l + m - 1)) P[l + 1][m + 1] = beta * P[l + 1 - 2][m + 1 - 2] - gama * P[l + 1][m + 1 - 2] return P def P_final(theta, n, m, Degree=360): Phi = pi / 2 - theta res = Pnm(Phi, Degree) return res a = P_final(radians(58), 360, 360) print(a)

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