L-образная мембрана с округлым углом: PDE Modeler App

Этот пример показывает, как вычислить все собственные значения меньше 100 и их соответствующие собственные векторы. Рассмотрим задачу собственного значения

u = λu

на Г-образной мембране с закругленным внутренним углом. Граничным условием является условие Дирихле u = 0.

Чтобы решить эту проблему в приложении PDE Modeler, выполните следующие шаги:

  1. Нарисуйте L-образную мембрану как многоугольник с углами (0,0), (-1,0), (-1, -1), (1, -1), (1,1) и (0,1) при помощи pdepoly функция.

    pdepoly([0 -1 -1 1 1 0],[0 0 -1 -1 1 1])
  2. Нарисуйте круг и квадрат следующим образом.

    pdecirc(-0.5,0.5,0.5,'C1') 
    pderect([-0.5 0 0.5 0],'SQ1')
  3. Моделируйте геометрию с помощью скругленного угла путем ввода P1+SQ1-C1 в поле Set formula.

  4. Проверьте, что в прикладном режиме задано Generic Scalar.

  5. Удалите ненужные границы поддомена, выбрав Boundary > Remove All Subdomain Borders.

  6. Используйте условие Дирихле контура по умолчанию u = 0 для всех контуров. Чтобы проверить граничное условие, перейдите в граничный режим, выбрав Boundary > Boundary Mode. Используйте команду Edit > Select all, чтобы выбрать все контуры. Выберите Boundary > Specify Boundary Conditions и проверьте, что граничное условие является условием Дирихле с h = 1, r = 0.

  7. Задайте коэффициенты, выбрав PDE > PDE Specification или нажав кнопку PDE на панели инструментов. Это задача собственного значения, поэтому выберите Eigenmodes в качестве типа PDE. Общий УЧП собственных значений описывается как (cu)+au=λdu. Таким образом, для этой задачи используйте коэффициенты по умолчанию c = 1, a = 0, и d = 1.

  8. Задайте максимальный размер ребра для mesh путем выбора Mesh > Parameters. Установите максимальный размер ребра значения 0,05.

  9. Инициализируйте mesh путем выбора Mesh > Initialize Mesh.

  10. Укажите область значений собственных значений путем выбора Solve > Parameters. В получившемся диалоговом окне используйте область значений собственных значений по умолчанию [0 100].

  11. Решить УЧП можно путем выбора Solve > Solve PDE или нажатия кнопки = на панели инструментов. По умолчанию приложение строит график первой собственной функции как цветовой график.

  12. Постройте график той же собственной функции, что и контурный график. Для этого:

    1. Выберите Plot > Parameters.

    2. Очистить опцию Color и выбрать опцию Contour.