Estou ficando sem tempo para esse código, então qualquer ajuda seria muito apreciada. Atualmente, estou codificando a equação de calor / difusão 2D em matlab. minha equação é assim:
∂u∂t=αx∂2u∂x2+αy∂2u∂y2+Au(1−uK)
∂u∂t=αx∂2u∂x2+αy∂2u∂y2+Au(1−uK)
Estou usando o Neumann bc's com o fluxo = 0 em todos os lugares. u é o número da população, A, a taxa de crescimento intrínseca e K a capacidade de carga. O código que estou usando é um código que encontrei aqui e que editei para usar o método implícito / BTCS.
Eu geramos resultados usando valores constantes para os coeficientes de difusão xey. agora preciso alterar o coeficiente de difusão em x para uma função em x e o coeficiente de difusão em y para uma função em y. alguma idéia de como eu posso fazer isso e quais outras seções no código precisam ser corrigidas? Eu já comecei a fazer alterações, deixe-me saber o que mais precisa ser feito.
%%
%Specifying parameters
nx=50; %Number of steps in space(x)
ny=50; %Number of steps in space(y)
nt=500; %Number of time steps
dt=0.01; %Width of each time step
dx=2/(nx-1); %Width of space step(x)
dy=2/(ny-1); %Width of space step(y)
x=0:dx:2; %Range of x(0,2) and specifying the grid points
y=0:dy:2; %Range of y(0,2) and specifying the grid points
u=zeros(nx,ny); %Preallocating u
un=zeros(nx,ny); %Preallocating un
visxstr = input('x diffusion coefficient ','s');
visystr = input('y diffusion coefficient ','s');
visx = inline(visxstr); %Diffusion coefficient/viscocity
visy = inline(visystr); %Diffusion coefficient/viscocity
RepRateA = 0.3; %Intrinsic Growth Rate of Population
CarCapK = 1.7; %Carrying Capacity of Environment
f = RepRateA*u(1-u/CarCapK); %Nonlinear Source Term
UnW=0; %x=0 Neumann B.C (du/dn=UnW)
UnE=0; %x=L Neumann B.C (du/dn=UnE)
UnS=0; %y=0 Neumann B.C (du/dn=UnS)
UnN=0; %y=L Neumann B.C (du/dn=UnN)
%%
%Initial Conditions
for i=1:nx
for j=1:ny
if ((0.5<=y(j))&&(y(j)<=1.5)&&(0.5<=x(i))&&(x(i)<=1.5))
u(i,j)=2;
else
u(i,j)=0;
end
end
end
%%
% %B.C vector
% bc=zeros(nx-2,ny-2);
%
% bc(1,:)=-UnW/dx; %Neumann B.Cs
% bc(nx-2,:)=UnE/dx; %Neumann B.Cs
% bc(:,1)=-UnS/dy; %Neumann B.Cs
% bc(:,nx-2)=UnN/dy; %Neumann B.Cs
%
% %B.Cs at the corners:
% bc=visx(x)*dt*bc+visy(y)*dt*bc;
%Calculating the coefficient matrix for the implicit scheme
Ex=sparse(2:nx-2,1:nx-3,1,nx-2,nx-2);
Ax=Ex+Ex'-2*speye(nx-2);
Ax(1,1)=-1;
Ax(nx-2,nx-2)=-1; %Neumann B.Cs
Ey=sparse(2:ny-2,1:ny-3,1,ny-2,ny-2);
Ay=Ey+Ey'-2*speye(ny-2);
Ay(1,1)=-1;
Ay(ny-2,ny-2)=-1; %Neumann B.Cs
A=kron(Ay/dy^2,speye(nx-2))+kron(speye(ny-2),Ax/dx^2);
D=speye((nx-2)*(ny-2))-visx(x)*dt*A-visy(y)*dt*A;
%%
%Calculating the field variable for each time step
i=2:nx-1;
j=2:ny-1;
for it=0:nt
un=u;
h=surf(x,y,u','EdgeColor','none'); %plotting the field variable
shading interp
axis ([0 2 0 2 0 2])
title({['2-D Diffusion with alphax = ',visxstr];['2-D Diffusion with alphay = ',visystr];['time (\itt) = ',num2str(it*dt)]})
xlabel('Spatial co-ordinate (x) \rightarrow')
ylabel('{\leftarrow} Spatial co-ordinate (y)')
zlabel('Transport property profile (u) \rightarrow')
drawnow;
refreshdata(h)
%Implicit method:
% Source Term: Au(1-u/K)
U=un;
U(1,:)=[];
U(end,:)=[];
U(:,1)=[];
U(:,end)=[];
U=reshape(U+bc,[],1);
U=D\U;
U=reshape(U,nx-2,ny-2);
u(2:nx-1,2:ny-1)=U;
%Neumann:
u(1,:)=f(2,:)-UnW*dx;
u(nx,:)=f(nx-1,:)+UnE*dx;
u(:,1)=f(:,2)-UnS*dy;
u(:,ny)=f(:,ny-1)+UnN*dy;
pause(0.1);
end