5.4.2  二维泊松方程

更新于 2026年10月10日 版权声明
5.4.2 二维泊松方程

考虑如下二维泊松方程:

图示

将函数u(x,y)离散化为(N+1)2维向量u:

图示

洛平边界条件的矩阵形式Rx和Ry如下,其中IN为N阶单位矩阵:

图示

在此需要把5.4.1小节的方法推广到二维情况。即:将矩阵Rx和Ry中分别对应于边界|x|=2和边界|y|=2的行替换到拉普拉斯算符矩阵(式(5-92))中相应的位置。

图示

在L上面加2个“-”代表修改后的拉普拉斯算符矩阵,那么,求解式(5-88)只需:

图示(https://www.daowen.com)

其中,向量f为离散化的f(x,y)=sin[(x+5)(y+2)],它上面的2个“-”代表对其做如下修改:在边界|x|=2和边界|y|=2处的元素取1(根据洛平边界条件)。

具体代码如下:

程序5-24

图示

图示

计算结果如图5-29所示。程序最后输出数值解在边界|x|=2和边界|y|=2处的最大误差分别为1.3778×10-11和1.5851×10-11。

图示

图5-29 洛平边界条件下二维泊松方程的解

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