请你给出热扩散方程求解的代码例子,要求有注释
时间: 2024-05-03 13:20:04 浏览: 141
下面是一个Python实现的热扩散方程求解的代码例子,注释已经加上。
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义热扩散方程的参数
L = 1.0 # 区间长度
T = 0.1 # 时间长度
N = 100 # 空间网格数目
M = 1000 # 时间网格数目
dx = L / N # 空间步长
dt = T / M # 时间步长
r = dt / dx**2 # 热扩散系数
# 定义初始温度分布
x = np.linspace(0, L, N+1)
u = np.sin(np.pi*x) # 初始温度为正弦函数
# 迭代求解热扩散方程
for k in range(M):
# 边界条件
u[0] = 0
u[N] = 0
# 用隐式差分法更新温度分布
A = np.diagflat([1+2*r]*(N-1)) + np.diagflat([-r]*(N-2),1) + np.diagflat([-r]*(N-2),-1)
u[1:N] = np.linalg.solve(A, u[1:N])
# 绘制温度分布随时间的变化
plt.plot(x, u)
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('u')
plt.title('Temperature Distribution')
plt.show()
```
该代码使用隐式差分法(即追赶法)求解热扩散方程,具体步骤如下:
1. 定义热扩散方程的参数,包括区间长度、时间长度、空间网格数目、时间网格数目、空间步长、时间步长和热扩散系数。
2. 定义初始温度分布,并用正弦函数初始化。
3. 迭代求解热扩散方程,其中边界条件为温度分布在区间两端为0,中间部分使用隐式差分法更新。
4. 绘制温度分布随时间的变化,可以看到温度分布逐渐趋于稳定状态。
以上就是一个简单的热扩散方程求解的代码例子,希望对你有所帮助。
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