关于波动方程的解向量

计算科学 有限元 波传播 投影 向量 视界
2021-12-20 02:52:00

我正在使用 FEM 模拟波动方程。对于二维波动方程,当我在 Paraview 中可视化我的输出时,我看到网格上每个节点在“x”和“y”方向上都有一个单独的解。因此,如果我冻结时间,我将得到一个大小为:(节点数 x 2)的解向量。这对我来说很有意义,因为当波浪撞击表面时,我们代表所有 3 个方向的时间历史图(对于 3D)。因此,很明显我应该在 2D 的 2 个方向上有一个位移解向量。但是,是否可以将每个节点上在“x”和“y”方向获得的 2 个解值替换为单个值?我相信它们只是单个解决方案的投影,因此,在“x”和“y”上使用毕达哥拉斯定理是否合理

1个回答

根据您所说的,您可能正在可视化域内的电场(?)强度。因为你是二维的,你的电场E(x,y,t)有两个组成部分:E(x,y,t)=Ex(x,y,t)x^+Ey(x,y,t)y^.

由于您在 FEM 网格节点处评估场值(可能是求解器中的设置),因此您有以下选择:

  1. 可视化你的Ex(x,y,t)Ey(x,y,t)分别地。如果你确定你的时间t,你将有一个强度值的图x^要么y^网格点的方向,您可以通过在两者之间使用某种插值规则使其成为曲面图。

  2. 计算向量的大小|E(x,y,t)|=Ex2+Ey2并仅可视化您在问题中提到的一个数量。这种可视化仍然很有用,但你肯定会在这里失去方向感。

  3. 使用 Glyph(或流线)绘制矢量场。通过这样做,在每个二维网格点上,您都会看到一个根据值定向的向量Ex(x,y)Ey(x,y). 这是可视化矢量的最自然的方式。如果你及时播放动画,矢量甚至会旋转,向你展示场的演变。你可以在他们的网站上阅读 Paraview 中的矢量场可视化。

根据我的经验,所有三种表示方式都很有用,但 1 和 3 通常是信息量最大的。