以下是一个简单的例子,演示了如何在MATLAB中模拟二维扩散过程,并动态显示结果。这个例子使用了MATLAB的pdepe函数,该函数用于解决一维抛物型偏微分方程。
假设我们有一个二维区域,其中的流体浓度满足扩散方程,即浓度随时间的变化率等于浓度在空间上的二阶导数。我们可以使用pdepe函数来求解这个方程,并将结果动态显示出来。
以下是代码:
matlab
% 定义网格和初始条件
[X,T] = meshgrid(linspace(0,1,100),linspace(0,1,100));
C = zeros(size(X));
C(50,:) = sin(pi*X(50,:));
% 定义方程参数
m = 1; % 方程阶数
dx = 1/100; % 空间步长
dt = 1/100; % 时间步长
% 定义方程系数
a = zeros(m,m);
a(1,1) = -2/dx^2;
a(2,2) = -2/dx^2;
a(1,2) = 1/dx^2;
a(2,1) = 1/dx^2;
b = zeros(m,1);
b(1) = 0;
b(2) = 0;
c = zeros(m,1);
c(1) = -1/dt;
c(2) = 0;
f = zeros(m,size(X,2));
f(1,:) = sin(pi*X(50,:));
% 求解方程并动态显示结果
for k = 1:size(T,2)-1
[Cnew,~,~] = pdepe(C(:,k),X,T(:,k+1)-T(:,k),m,a,b,c,f);
C(:,k+1) = Cnew;
imagesc(X,T(:,k+1),C(:,k+1));
pause(0.01);
在这个例子中,我们定义了一个二维网格,其中X表示空间坐标,T表示时间坐标。初始时,我们在中间位置放置一个正弦波,然后求解扩散方程。在每个时间步长,我们使用pdepe函数来求解下一个时间点的浓度分布,并使用imagesc函数将结果绘制出来。pause函数用于暂停一段时间,以便我们能够看到动画效果。