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
西西弗Sisyphus2 分钟前
YOLO26 自定义损失函数 重写 init_criterion 方法 损失类不继承基类
pytorch·python·yolo·yolo11·yolo26
装不满的克莱因瓶19 分钟前
RLHF中的PPO算法——大语言模型对齐优化的核心引擎
人工智能·python·深度学习·算法·机器学习·语言模型·自然语言处理
c_lb728828 分钟前
期货主连研究具体月实盘:KQ 连续与标的月份偏差怎么记
python·区块链
绘梨衣54728 分钟前
采集基类设计遇到的描述符bug
爬虫·python·bug
TechWayfarer38 分钟前
IP精准定位服务在保险行业的接入实践:区域需求洞察与精准服务
数据库·python·tcp/ip·flask
Li#1 小时前
AI编写操作使用说明书需要用到的工具和能力
python·ai编程·ai写作
红宝村村长1 小时前
torch.autograd.Function.apply()
开发语言·python
花间相见1 小时前
【LeetCode01】—— 无重复字符的最长子串:滑动窗口经典题详解
python·算法·leetcode
何以解忧,唯有..1 小时前
Python 中的继承机制:从基础到高级用法详解
java·开发语言·python
try2find2 小时前
agent环境安装spacy
python·智能体