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Python是一种简单易学的编程语言,可用于计算机图形学、数字信号处理、自然语言处理等多个领域。其中,在流体力学领域中,Python也被广泛应用于涡度计算。


代码示例:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#设置x,y坐标范围及间隔
x = np.linspace(0, 20, 101)
y = np.linspace(0, 10, 51) 
dx, dy = x[1]-x[0], y[1]-y[0]

#定义u,v函数
def u(x,y):
    return np.sin(2*np.pi*x)*np.cos(np.pi*y)
def v(x,y):
    return np.cos(np.pi*x)*np.sin(2*np.pi*y)

#计算rotational / vorticity
vorticity = np.zeros((len(y),len(x)))
for i in range(1, len(y)-1):
    for j in range(1, len(x)-1):
        vorticity[i,j] = ((v(i*dx,j*dy)-v(i*dx,(j-1)*dy))/dx -     (u(i*dx,j*dy)-u((i-1)*dx,j*dy))/dy)

#将计算结果输出为图像
plt.imshow(vorticity)
plt.colorbar()
plt.title('Vorticity (rotational) of the flow')
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
plt.show()

python涡度计算

如上所示的Python代码能够计算流场中每一点的涡度(vorticity),并将结果以图像的形式输出。在计算中,我们先利用np.linspace函数定义了x,y坐标范围及间隔,再定义了两个u,v函数来代表流场中的速度场信息。接下来,利用for循环和差分近似计算出每一点分别在x,y方向上速度的差分,并进行叉积运算获得该点的涡度值。最后,利用plt.imshow函数将涡度值的分布以图像的形式输出。