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
学测绘的小杨2 小时前
CompassFusion:一个从 GNSS 到 GNSS/INS 组合导航的独立工程包
python
zzzzzz3109 小时前
当产品经理说这个很简单:我用Python自动化处理奇葩需求的实战指南
python·pycharm·产品经理
雪隐9 小时前
个人电脑玩AI-06让5060 Ti给你打工——不光能画画,Qwen3-TTS还能学人说话,连我老板都信了!
人工智能·后端·python
兵慌码乱21 小时前
面向桌面端的资产管理系统分层架构设计与核心模块实现
python·系统架构·sqlite·pyqt5·数据库设计·桌面应用开发·mvc架构
hboot1 天前
AI工程师第三课 - 机器学习基础
python·scikit-learn·kaggle
顾林海1 天前
Agent入门阶段-编程基础-Python:流程控制
python·agent·ai编程
呱呱复呱呱1 天前
Django CBV 源码解读:一个请求是怎么找到你的 get() 方法的
python·django
曲幽1 天前
刚部署的 LibreTranslate 频频翻车?我掏出了 20 年前的 StarDict 词典,用 FastAPI 搭了个本地词典翻译 API
python·fastapi·web·translate·goldendict·libretranslate·stardict·pystardict
荣码1 天前
用Streamlit给AI应用套个界面,10行代码出Web页面
java·python
兵慌码乱2 天前
基于Python+PyQt5+SQLite的药房管理系统实现:事务一致性与界面解耦全流程解析
python·sqlite·信号与槽·pyqt5·数据库设计·桌面应用开发·事务处理