利用MATLAB求解偏微分方程

Matlab的强大数值计算功能极大地简化了我们解决偏微分方程的过程。

利用图形用户界面求解偏微分方程的一般步骤包括： 选择应用模式 构建几何模型 定义边界条件 指定方程类型和系数 进行三角形网格剖分 求解方程 图形化显示解 其中 1-5 步属于前处理，7 步为后处理。

考虑在金属板上带有矩形孔的热传导问题，其中板的左侧保持在100°C，右侧通过定常空气流动散热，其他边和孔边界绝缘。初始时板的温度为0°C。边界顶点坐标为(-0.5, -0.8)，(-0.5, 0.8)，(0.5, 0.8)，内边界顶点坐标为(-0.05, -0.4)，(-0.05, 0.4)，(0.05, -0.4)，(0.05, 0.4)。

利用MATLAB工具箱求解偏微分方程 MATLAB的pdepe指令可以解决形如以下的偏微分方程： [m frac{partial c}{partial t} + frac{partial }{partial x} left( f(x,t,u, frac{partial u}{partial x}) right) = s(x,t,u, frac{partial u}{partial x}) ] 其中，时间范围为 (0 leq t leq t_f), 空间范围为 (a leq x leq b)。参数m表示问题的对称性，可取0（平板）、1（圆柱）或2（球体）。当(m > 0)时，a必须等于b，表示圆柱或球体的对称性。 方程式中各项的含义如下： (f(x,t,u, frac{partial u}{partial x})) 表示流通量（flux）。 (s(x,t,u, frac{partial u}{partial x})) 表示来源项（source）。 (c(x,t,u, frac{partial u}{partial x})) 表示偏微分方程的对角线系数矩阵。对角线元素为0表示椭圆型偏微分方程，为正值表示抛物型偏微分方程。 离散化方法 类似于抛物型方程的处理方法，我们将xt平面剖分成矩形网格，x方向步长为h，t方向步长为τ。通过不同的差商近似偏导数，可以得到方程的不同差分格式，并结合离散化的初始条件，得到最终的差分格式。

探讨了如何利用matlab解决偏微分方程的方法。

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介绍了MATLAB偏微分方程数值解工具箱，详细讨论了使用GUI和MATLAB函数两种方法解决偏微分方程的实现。技术上，这种方法可行。

偏微分方程工具箱为研究和解决空间二维偏微分方程问题提供了一个强大且灵活的环境。

Matlab提供了一种简单的方法来学习和解决偏微分方程，这有助于学习者更容易理解Matlab和偏微分方程的应用。