python求解一维弦振动方程

1、一维弦振动方程

2、差分公式及求解

python 复制代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
l=1    #长度
nx = 101  #x方向网格节点数量
dx = l/(nx-1)  #空间网格步长
t=6    #总时间
dt = 0.01  # 时间步长
t_set=np.array([0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60]) #需要观察的时间
t_get=t_set/dt #需要观察的时间的步数

# 指定初始条件
xp=np.linspace(0,l,num=nx)
u = np.sin(np.pi*xp)
utp=xp*(1-xp)*dt
u1=np.zeros(nx)
u1=u+utp
un1=u.copy()
un2=u1.copy()
# 计算
u_get=[] #需要观察的时间的波形
for n in range(int(t/dt)+1):
    if n in t_get.astype(int):
        if n==0:
            u_get.append(u)
            continue
        if n==1:
            u_get.append(u1)
            continue
        u_get.append(un2)
    un = np.zeros(nx)
    for i in range(1,nx-1):
       un[i] = dt**2/dx**2*(un2[i+1]+un2[i-1])+2*(1-dt**2/dx**2)*un2[i] - un1[i]
    un1=un2.copy()
    un2 = un.copy()


fig = plt.figure()
plt.rcParams['xtick.direction'] = 'in'  # 将x周的刻度线方向设置向内
plt.rcParams['ytick.direction'] = 'in'  # 将y轴的刻度方向设置向内
clist = ['blue', 'red', 'green', 'black', 'darkgreen', 'lime', 'gold', 'purple', 'green', 'cyan', 'salmon', 'grey',
             'mediumvioletred', 'darkkhaki', 'gray', 'darkcyan', 'violet', 'powderblue']
#绘制选的时间步的结果
for i in range(len(t_get)):
    plt.plot(xp, u_get[i], c=clist[i],lw =3,label= f't={t_set[i]}s')
plt.legend()
plt.show()

**注意:**时间不长和空间步长之比dt/dx<=1时,次解法是稳定且收敛的

相关推荐
nimadan121 小时前
**手机小说扫榜工具2025推荐,精准追踪榜单动态与题材风向
python·智能手机
编程武士1 小时前
Python 各版本主要变化速览
开发语言·python
傻啦嘿哟2 小时前
Python中的@property:优雅控制类成员访问的魔法
前端·数据库·python
sky17202 小时前
VectorStoreRetriever 三种搜索类型
python·langchain
旦莫2 小时前
Python测试开发工具库:日志脱敏工具(敏感信息自动屏蔽)
python·测试开发·自动化·ai测试
唐叔在学习2 小时前
Python自动化指令进阶:UAC提权
后端·python
旺仔小拳头..2 小时前
Java ---变量、常量、类型转换、默认值、重载、标识符、输入输出、访问修饰符、泛型、迭代器
java·开发语言·python
wujj_whut3 小时前
【Conda实战】从0到1:虚拟环境创建、多Python版本管理与环境切换全指南
开发语言·python·conda
geoqiye3 小时前
2026官方认证:贵阳宠物行业短视频运营TOP5评测
大数据·python·宠物
龙腾AI白云3 小时前
AI智能体搭建(3)深度搜索智能体如何搭建与设计 Agent#智能体搭建#多智能体#VLA#大模型
python·django·virtualenv·scikit-learn·tornado