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
CCblandy2 小时前
向量检索 ANN 参数实测:换一种数据分布,recall 掉了 51 个百分点
人工智能·python·算法·自然语言处理·性能优化
云和数据.ChenGuang3 小时前
print(f“a+b=“,result) print(f“a+b={result}“)区别
java·前端·人工智能·python·深度学习
2601_962885723 小时前
如何用 Python 算最大回撤和回撤恢复期?
java·数据库·python
Want5953 小时前
Python大雪纷飞①
开发语言·python·数学建模
程序员清风4 小时前
Python 数据可视化入门:Matplotlib 核心用法
python·信息可视化·matplotlib
溪语流沙4 小时前
【Web全栈进阶】前端对接新契约:信封解包 + 统一错误处理
前端·vue.js·python·状态模式·fastapi
Python图像识别4 小时前
56-【2027毕设】YOLO11X光安检危险物品检测系统 - Python完整源码+PyQt5界面+训练模型+数据集
python·qt·课程设计
winfredzhang4 小时前
从零实现“照片按地理位置显示在矢量地图上”:Flask + SQLite + Leaflet 全栈实战
python·sqlite·flask
外收内放5 小时前
Python基础语法练习题(72)
开发语言·python
171320330计算机毕设编程5 小时前
计算机毕业设计 基于Hadoop的新能源汽车发展前景分析 LW PPT
java·大数据·hadoop·python·算法·随机森林·线性回归