Equazioni differenziali parziali nei blocchi di soluzione
pdesolve(u, x, xrange, t, trange, [xpts], [tpts]) - Restituisce una funzione o un vettore di funzioni u(x,t) che risolvono una PDE (equazione differenziale parziale) o un sistema di PDE non lineari a 1 dimensione, con n vincoli di uguaglianza indipendenti per un'equazione differenziale di ordine n. I valori sono interpolati da una matrice di punti di soluzione calcolati con il metodo numerico delle linee.
È necessario utilizzare
pdesolve in un
blocco di soluzione.
Argomenti
• u è un nome di funzione scalare o un vettore di nome di funzione (senza nomi di variabile inclusi) così come vengono visualizzati nel blocco di soluzione. Ad esempio, se si stanno risolvendo le funzioni f(x,t) e g(x,t), u potrebbe essere:
Per adattarsi alla notazione differenziale parziale di indice, non è possibile utilizzare gli
indici letterali nella denominazione delle funzioni.
• x è il nome della variabile spaziale.
• xrange è un vettore colonna a due elementi contenente i valori limite reali per x.
• t è il nome della variabile di tempo.
• trange è un vettore colonna a due elementi contenente i valori limite reali per t.
• xpts (facoltativo) è il numero intero di punti di discretizzazione spaziale.
• tpts (facoltativo) è il numero intero di punti di discretizzazione temporale.
Si applicano le regole generali per la
definizione di un blocco di soluzione. Nel corpo del blocco:
Funzioni sconosciute
Le funzioni devono essere definite rispetto alle relative variabili. Ad esempio, utilizzare u(x,t) e non u. Per indicare una derivata parziale all'interno del blocco di soluzione, utilizzare una delle opzioni descritte di seguito.
• Notazione con indice. Ad esempio, uxx(x,t) è la derivata seconda parziale di u rispetto a x.
| La notazione con indice può essere utilizzata solo nelle funzioni pdesolve nei blocchi di soluzione e non in altre regioni del foglio di lavoro. |
Equazioni PDE
Le equazioni devono essere definite utilizzando
valori booleani uguali. Le derivate seconde parziali non sono consentite sul lato sinistro delle equazioni. È necessario convertire l'equazione in un sistema di equazioni solo nelle derivate prime.
Condizioni al limite
Devono essere presenti una condizione iniziale u(x,0) e n condizioni al limite, dove n è l'ordine della PDE per ogni funzione sconosciuta. Le condizioni al limite possono essere di tipo Dirichlet (u(0,t) = f(t)) o Neumann (ux(0,t)=g(t)) e possono essere specificate in qualsiasi punto finale dell'intervallo di integrazione spaziale. I punti finali utilizzati nelle condizioni al limite devono corrispondere ai punti finali specificati nel comando ode/pdesolve. Mathcad verifica il tipo e il numero corretti dei vincoli e contrassegna gli errori con un messaggio di errore.
Vincoli
Sono consentiti vincoli algebrici della forma u(x,t)+v(x,t)+w(x,t)=0. In questo modo, al sistema viene aggiunta un'ulteriore funzione sconosciuta w, che deve essere specificata come una delle funzioni di output nella chiamata ode/pdesolve. I vincoli di disuguaglianza non sono consentiti.
• Assegnare l'output della funzione pdesolve a un nome di funzione o a un vettore di nomi di funzione.
• Per modificare il metodo di approssimazione utilizzato per le derivate parziali, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla funzione pdesolve e scegliere un altro metodo. Ciò può influire sul tempo di calcolo.
• Il metodo numerico delle linee è adatto solo per risolvere equazioni PDE iperboliche, paraboliche ed equazioni algebriche parziali. Per risolvere un'equazione in un ciclo di programma, utilizzare
numol. Per risolvere un'equazione PDE ellittica, ad esempio un'equazione di Poisson, utilizzare
relax o multigrid.
Di seguito è riportato un elenco di possibili errori e soluzioni quando si utilizza la funzione pdesolve.
• Errore: La funzione richiede almeno 5 argomenti ma è applicata a 4.
Esempio:
Soluzione: aggiungere l'argomento mancante, in questo caso trange.
• Errore: la funzione accetta al massimo 7 argomenti ma è applicata a 8.
Esempio:
Soluzione: rimuovere gli argomenti non necessari. Ulteriori informazioni sugli argomenti
Argomenti• Errore: Vettore non valido di limiti per la variabile di tempo.
Esempio:
Soluzione: la variabile
trange non è definita correttamente. Ulteriori informazioni sugli argomenti
Argomenti• Errore: Vettore non valido di limiti per la variabile di spazio.
Esempio:
Soluzione: la variabile
xrange non è definita correttamente. Ulteriori informazioni sugli argomenti
Argomenti• Errore: Nome di funzione sconosciuta non specificato correttamente.
Esempio:
Soluzione: la funzione deve apparire senza un argomento.
• Errore: il valore deve essere un numero intero maggiore di 4.
Esempio:
o
Soluzione: il numero di punti di discretizzazione deve essere un intero maggiore di 4.