给我一个谱元法求解二维Klein-Gordon方程的matlab代码
时间: 2024-05-04 22:22:15 浏览: 171
NU方法求解两个模型势的三维Klein-Gordon方程的束缚态解
以下是使用谱元法求解二维Klein-Gordon方程的MATLAB代码:
```matlab
clear all;clc;
% 设置参数
N=30; % 收敛阶数
h=0.1; % 空间步长
tmax=1; % 最大时间
dt=0.01; % 时间步长
t=0:dt:tmax; % 时间网格
n=length(t); % 时间步数
x=-5:h:5; % x空间网格
y=-5:h:5; % y空间网格
[X,Y]=meshgrid(x,y);
% 初始化
u=zeros(length(x),length(y),n);
v=exp(-X.^2-Y.^2); % 初始条件
u(:,:,1)=v;
% 构建谱元矩阵
[xx,ww]=lgwt(N,-1,1);
D=zeros(N,N); % 求导矩阵
for i=1:N
for j=1:N
if i~=j
D(i,j)=2/(xx(i)-xx(j));
end
end
end
D=diag(sum(D,2))-D;
V=zeros(N,length(x)*length(y)); % 重构矩阵
for i=1:length(x)
for j=1:length(y)
r=sqrt((X(i,j))^2+(Y(i,j))^2);
phi=atan2(Y(i,j),X(i,j));
for k=1:N
V(k,(i-1)*length(y)+j)=legendreP(k-1,2*r^2-1)*cos((k-1)*phi);
end
end
end
% 求解
for i=1:n-1
u0=reshape(u(:,:,i),[1,length(x)*length(y)]);
v0=reshape(D*u0',[1,length(x)*length(y)]);
v0=v0+reshape(V'*u0',[1,N])*h^2;
u0=reshape(D*v0',[1,length(x)*length(y)]);
u0=u0+reshape(V'*v0',[1,N])*h^2;
u(:,:,i+1)=reshape(u0,[length(x),length(y)]);
end
% 绘图
figure(1)
for i=1:n
surf(X,Y,u(:,:,i))
axis([-5 5 -5 5 -1 1])
xlabel('x')
ylabel('y')
zlabel('u')
title(['time=',num2str(t(i))])
pause(0.1)
end
```
需要注意的是,在该代码中,我们使用Gauss-Legendre积分方法构建了谱元矩阵,并采用了Legendre多项式作为基函数。此外,在求解过程中,我们将二维Klein-Gordon方程离散化为一维形式,并通过谱元法求解。最后,我们使用MATLAB绘制了动态图像,以展示求解结果。
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