给我一个求亥姆霍兹方程数值解的例子
时间: 2023-05-24 20:00:44 浏览: 224
vb的一个求解方程的例子
可以使用有限元方法求解亥姆霍兹方程的数值解。
具体可以采用以下步骤:
1. 将亥姆霍兹方程离散化为线性有限元方程;
2. 构造有限元网格并计算局部刚度矩阵和局部载荷向量;
3. 组装全局刚度矩阵和全局载荷向量;
4. 应用边界条件,并求解线性方程组得到数值解。
以下是一个简单的求解亥姆霍兹方程的数值解的 Python 代码示例:
```python
from scipy.sparse import coo_matrix
from scipy.sparse.linalg import spsolve
import numpy as np
def helmholtz(n, f):
# 构造有限元网格
x = np.linspace(0, 1, n+1)
h = x[1]-x[0]
A = coo_matrix((n-1, n-1))
b = np.zeros(n-1)
# 计算局部刚度和局部载荷
K = np.array([[1, -1], [-1, 1]])/h
M = np.array([[2, 1], [1, 2]])*h/6
f_local = np.array([f(x[1:i-1]), f(x[2:i])]).T*h/2
# 组装全局刚度和载荷
for i in range(1, n):
A += coo_matrix((M@K, ([i-1, i-1], [i-1, i])))
b[i-1] = f_local[i-1, :].sum()
# 应用边界条件
A = A.tocsr()
A[0, 0] = 1/h
b[0] = f(x[1])/h
A[-1, -1] = 1/h
b[-1] = f(x[-2])/h
# 求解线性方程组
u = spsolve(A, b)
return x[1:-1], u
```
其中,`n` 表示网格数,`f` 表示右端项函数,`x` 是节点向量,`u` 是数值解向量。
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