利用Crank-Nicolson格式求解如下的抛物型方程:∂u/∂t=u_xx+u_yy,0≤x,y≤1. u|_∂G=0. u(x,y,0)=sin(Πx)sin(Πy)(要求:给出Matlab代码)
时间: 2024-03-18 22:38:50 浏览: 139
好的,我会为您提供求解该方程的Matlab代码。使用Crank-Nicolson格式进行求解,可以得到如下的离散方程:
(1+0.5r)u(i,j) - 0.25r(u(i+1,j)+u(i-1,j)+u(i,j+1)+u(i,j-1)) = (1-0.5r)u_new(i,j)
其中,r = Δt/Δx^2,u_new为时间步n+1时刻的解,u为时间步n时刻的解,i和j分别表示x和y方向上的离散节点。
根据题目条件,我们可以将边界条件和初始条件带入上述离散方程进行求解。下面是求解该方程的Matlab代码:
```matlab
% 设置参数
N = 100; % 离散节点数
T = 1; % 总时间
dt = 0.01; % 时间步长
dx = 1/N; % 空间步长
r = dt/dx^2;
% 初始化矩阵
u = zeros(N+2,N+2); % 包含边界节点的矩阵
u(2:N+1,2:N+1) = sin(pi*(1:N)'*dx)*sin(pi*(1:N)*dx)'; % 初始条件
% 设置边界条件
u(1,:) = 0;
u(N+2,:) = 0;
u(:,1) = 0;
u(:,N+2) = 0;
% 迭代求解
for n = 0:round(T/dt)
u_new = zeros(N+2,N+2);
for i = 2:N+1
for j = 2:N+1
u_new(i,j) = (1-0.5*r)*u(i,j) + 0.25*r*(u(i+1,j)+u(i-1,j)+u(i,j+1)+u(i,j-1));
end
end
u = u_new;
end
% 绘制结果
[X,Y] = meshgrid(0:dx:1);
surf(X,Y,u(2:N+1,2:N+1));
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('u');
```
运行上述代码,即可得到求解结果。
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