给我1个高精度有限差分法求解二维非线性Klein-Gordon方程的matlab代码
时间: 2024-05-06 21:17:14 浏览: 124
以下是一个简单的高精度有限差分法求解二维非线性Klein-Gordon方程的MATLAB代码:
```matlab
clear all;
clc;
% 定义常量和参数
Lx = 10; Ly = 10;
Nx = 100; Ny = 100;
dx = Lx / Nx; dy = Ly / Ny;
dt = 0.001; T = 1;
x = linspace(-Lx / 2, Lx / 2, Nx);
y = linspace(-Ly / 2, Ly / 2, Ny);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
kx = pi / Lx * [0:Nx / 2 - 1 -Nx / 2:-1];
ky = pi / Ly * [0:Ny / 2 - 1 -Ny / 2:-1];
[KX, KY] = meshgrid(kx, ky);
A = 1; B = 1; C = 1;
% 初始条件
u0 = A * sech(sqrt(A * B) * X) .* sech(sqrt(A * B) * Y);
v0 = C * sech(sqrt(A * B) * X) .* sech(sqrt(A * B) * Y);
u = u0; v = v0;
for n = 1:T / dt
% 高精度有限差分法
uxx = (circshift(u, [0 -1]) + circshift(u, [0 1]) - 2 * u) / dx ^ 2;
uyy = (circshift(u, [-1 0]) + circshift(u, [1 0]) - 2 * u) / dy ^ 2;
vxx = (circshift(v, [0 -1]) + circshift(v, [0 1]) - 2 * v) / dx ^ 2;
vyy = (circshift(v, [-1 0]) + circshift(v, [1 0]) - 2 * v) / dy ^ 2;
uxt = v;
vxt = (A - B * (u .^ 2 + v .^ 2)) .* v - C * uxx - C * uyy;
% 应用傅里叶变换
UXT = fft2(uxt); VXT = fft2(vxt);
UXX = fft2(uxx); UYY = fft2(uyy);
VXX = fft2(vxx); VYY = fft2(vyy);
% 计算更新的频率分量
UXT_new = UXT - dt * (KX .* VXT + KY .* UYT);
VXT_new = VXT - dt * (A - B * (U .^ 2 + V .^ 2)) .* VXT + C * (KX .^ 2 + KY .^ 2) .* U + C * (UXX + UYY);
% 应用傅里叶反变换
u_new = real(ifft2(U_new)); v_new = real(ifft2(V_new));
u = u_new; v = v_new;
end
% 绘制结果
figure(1);
surf(X, Y, u);
title('u(x, y, t=T)');
xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('u');
figure(2);
surf(X, Y, v);
title('v(x, y, t=T)');
xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('v');
```
这里使用的是一个简单的显式有限差分法,可能存在一些数值误差。如果想要更高精度的方法,可以尝试使用隐式有限差分法或者其他更高级的数值方法。
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