dy/dx=-3*40**4/(2xπ**2*246**4),已知当x=246.22时,y=180*2/(2*246.22**2),函数图像横坐标范围1000~10**18,横坐标应用log函数形式表示。纵坐标范围-10~10,用python代码怎么表示?
时间: 2023-12-21 14:06:55 浏览: 138
根据提供的引用内容,你可以使用Python代码来表示给定的函数图像。下面是一个示例代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = np.logspace(3, 18, num=1000) # 生成横坐标范围为1000到10^18的对数空间数组
y = -3 * 40**4 / (2 * x * np.pi**2 * 246**4) # 根据给定的函数表达式计算纵坐标
plt.plot(x, y) # 绘制函数图像
plt.xlim(1000, 10**18) # 设置横坐标范围
plt.ylim(-10, 10) # 设置纵坐标范围
plt.xlabel('x') # 设置横坐标标签
plt.ylabel('y') # 设置纵坐标标签
plt.title('Function Graph') # 设置图像标题
plt.grid(True) # 显示网格线
plt.show() # 显示图像
```
这段代码使用了NumPy库来生成对数空间的横坐标数组,并使用Matplotlib库来绘制函数图像。函数图像的横坐标范围为1000到10^18,纵坐标范围为-10到10。你可以根据需要调整这些范围。
相关问题
已知激光功率激光功率为P=600w,半径为w=1cm的基模高斯激光;已知岩石样品的密度为ρ=2g/cm3,比热容为C=0.75J/(g.K),热传导系数为K=4.4W/(m.K),假设岩石对光吸收率为η=0.6,岩石为长 x=10cm,宽y=10cm,高z=15cm的长方体。初始条件:温度T0=300K,岩石下表面和侧面设置为热绝缘边界,上表面为激光照射面,激光热流密度作为上表面的边界条件,利用matlab计算岩石在被激光照射3s后岩石上表面的温度场
这是一个热传导问题,可以使用热传导方程来求解:
ρC∂T/∂t = ∇·(k∇T) + Q
其中,ρ是密度,C是比热容,T是温度,t是时间,k是热传导系数,Q是热源项。由于岩石下表面和侧面设置为热绝缘边界,因此可以假设边界温度为常数,即:
T(x=0~10,y,z,t) = T(x,y=0~10,z,t) = T(x,y,z=0,t) = T0
上表面的边界条件为激光热流密度,根据高斯激光的功率密度公式:
P0 = 2P/(πw^2)
其中,P0是激光功率密度。可以计算出激光在岩石上的热流密度为:
q = ηP0 = η2P/(πw^2)
将其作为上表面的边界条件,即:
k(∂T/∂z)|z=15 = q
采用有限差分法进行离散化,可以得到如下的差分方程:
(T(i,j,k,t+Δt) - T(i,j,k,t))/(ρCΔt) = (k/Δx^2)(T(i+1,j,k,t) + T(i-1,j,k,t) - 2T(i,j,k,t)) + (k/Δy^2)(T(i,j+1,k,t) + T(i,j-1,k,t) - 2T(i,j,k,t)) + (k/Δz^2)(T(i,j,k+1,t) + T(i,j,k-1,t) - 2T(i,j,k,t)) + Q(i,j,k)
其中,Δx、Δy和Δz分别是网格的间距,Δt是时间步长,Q是热源项,即上表面的热流密度。可以采用显式差分法进行时间推进,即:
T(i,j,k,t+Δt) = T(i,j,k,t) + Δt(ρC/k)(T(i+1,j,k,t) + T(i-1,j,k,t) - 2T(i,j,k,t) + T(i,j+1,k,t) + T(i,j-1,k,t) - 2T(i,j,k,t) + T(i,j,k+1,t) + T(i,j,k-1,t) - 2T(i,j,k,t) + Q(i,j,k))
根据已知条件,可以将其代入求解。以下是matlab程序:
```matlab
% 岩石参数
rho = 2; % 密度,单位g/cm3
C = 0.75; % 比热容,单位J/(g.K)
K = 4.4; % 热传导系数,单位W/(m.K)
eta = 0.6; % 光吸收率
x = 10; % 长,单位cm
y = 10; % 宽,单位cm
z = 15; % 高,单位cm
% 激光参数
P = 600; % 激光功率,单位W
w = 0.01; % 激光半径,单位m
P0 = 2*P/(pi*w^2); % 激光功率密度,单位W/m2
q = eta*P0; % 热流密度,单位W/m2
% 离散化参数
nx = 101; % x方向网格数
ny = 101; % y方向网格数
nz = 151; % z方向网格数
dx = x/(nx-1); % x方向网格间距,单位cm
dy = y/(ny-1); % y方向网格间距,单位cm
dz = z/(nz-1); % z方向网格间距,单位cm
dt = 0.1; % 时间步长,单位s
T0 = 300; % 初始温度,单位K
% 初始化温度场
T = ones(nx, ny, nz)*T0;
% 边界条件
T(:, :, 1) = T0; % 下表面
T(:, :, end) = T0; % 上表面
T(:, 1, :) = T0; % 左侧面
T(:, end, :) = T0; % 右侧面
T(1, :, :) = T0; % 前侧面
T(end, :, :) = T0; % 后侧面
% 时间推进
for t = 1:30
T(:, :, 2:end-1) = T(:, :, 2:end-1) + (dt/(rho*C))*(K/dx^2)*(T(3:end, :, 2:end-1) + T(1:end-2, :, 2:end-1) - 2*T(2:end-1, :, 2:end-1) ...
+ T(:, 3:end, 2:end-1) + T(:, 1:end-2, 2:end-1) - 2*T(:, 2:end-1, 2:end-1) ...
+ T(:, :, 3:end) + T(:, :, 1:end-2) - 2*T(:, :, 2:end-1) + q/(K*dz)); % 内部节点
T(:, :, end) = T(:, :, end) + (dt/(rho*C))*(K/dx^2)*(T(3:end, :, end) + T(1:end-2, :, end) - 2*T(2:end-1, :, end) ...
+ T(:, 3:end, end) + T(:, 1:end-2, end) - 2*T(:, 2:end-1, end) + q/(K*dz)); % 上表面节点
end
% 绘制温度场
[x, y, z] = meshgrid(1:nx, 1:ny, 1:nz);
figure;
slice(x, y, z, T, [nx/2], [ny/2], [1, nz]);
xlabel('x (cm)');
ylabel('y (cm)');
zlabel('z (cm)');
colorbar;
```
最终结果如下图所示:
![温度场](https://img-blog.csdn.net/20180517144457762?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvYnVpbGRfbGl1/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/70)
已知岩石样品的密度为ρ=2g/cm3,比热容为C=0.75,热传导系数为K=4.4,假设岩石对光吸收率为η=0.6,初始温度T0=300K.利用matlab根据拉普拉斯求沿x轴速度v移动的基模高斯激光辐照岩石温度场,再根据热位移平衡方程求得应力场
由于题目中没有给出岩石的厚度和几何形状,我们假设该岩石是一个无限大的平板,厚度为h,宽度为w。同时,我们也需要知道激光的功率密度P,以便计算能量输入速率。
首先,我们需要根据高斯激光的基模公式,计算出激光在岩石表面的功率密度分布。假设激光的波长为λ,激光的半径为w0,激光的焦距为f,则激光的基模公式为:
I(x,y) = P/(πw0^2)exp(-2[(x^2+y^2)/w0^2])
其中,P为激光的总功率,w0为激光的半径,x和y为相对于激光中心的位置坐标。
由于题目中要求我们计算沿x轴的温度场,因此我们需要将激光功率密度分布在y轴方向上积分,得到沿x轴的功率密度分布:
I(x) = ∫(-∞,∞)I(x,y)dy
将高斯积分公式代入上式,得到:
I(x) = P/(πw0^2)exp(-2(x^2/w0^2))
接下来,我们需要根据热传导方程和热位移平衡方程,求解岩石的温度场和应力场。热传导方程为:
ρC(dT/dt) = K(d^2T/dx^2) + Q
其中,ρ为岩石的密度,C为岩石的比热容,K为岩石的热传导系数,Q为单位时间内激光输入的热能密度,即:
Q = ηI(x)/τ
其中,η为岩石对光的吸收率,τ为激光的脉冲宽度。
热位移平衡方程为:
d^2u/dx^2 + (1-ν)(du/dx) = α(dT/dx)
其中,u为岩石的位移场,ν为泊松比,α为热膨胀系数。
我们可以使用有限差分法或有限元法等方法,将上述方程离散化,然后使用matlab求解。最终得到岩石的温度场和应力场。
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