Diferencia entre revisiones de «Ecuación del calor (Grupo ACIRV)»
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| − | Véase la evolución de la temperatura en función del tiempo en cada punto de la barra | + | Véase la evolución de la temperatura en función del tiempo en cada punto de la barra. Representamos la temperatura respecto de la posición, variando el tiempo hasta \(t = 0.5 s\). Podemos representarla para diferentes términos, veamos que utilizando 100 se aproxima suficiente a tomar infinitos términos. |
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[[Archivo:Heat equation analitico.gif|600px|thumb|right|Solución analítica]] | [[Archivo:Heat equation analitico.gif|600px|thumb|right|Solución analítica]] | ||
| − | [[Archivo:Heat equation analitico 3.gif| | + | [[Archivo:Heat equation analitico 3.gif|400px|thumb|right|Solución analítica 2 términos]] |
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legend('Solución estacionaria', 'Solución Analítica'); | legend('Solución estacionaria', 'Solución Analítica'); | ||
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| + | Vemos que según aumenta el tiempo, se ajusta a la solución estacionaria. | ||
=Resolución numérica de la ecuación del calor= | =Resolución numérica de la ecuación del calor= | ||
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Por último, inicializamos el problema para las condiciones de contorno. Definimos \( u_0^n = 1 , u_N^n = 10 \). Y las condiciones iniciales \(u_i^0 = 10, \ \forall i = 1,...,N.\) | Por último, inicializamos el problema para las condiciones de contorno. Definimos \( u_0^n = 1 , u_N^n = 10 \). Y las condiciones iniciales \(u_i^0 = 10, \ \forall i = 1,...,N.\) | ||
| + | Vamos a representar la solución numérica para diferentes mallados | ||
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| + | % Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas | ||
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| + | L = 1; % Longitud de la varilla | ||
| + | Nx = 21; % Número de puntos en el espacio | ||
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| + | u(end) = 10; % Extremo derecho | ||
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| + | % Coeficiente del método | ||
| + | r = D * dt / dx^2; | ||
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| + | % Preparar la grabación de un GIF | ||
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| + | % Guardar frames en el GIF | ||
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| + | plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2); | ||
| + | hold on; | ||
| + | plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2); % Solución estacionaria | ||
| + | hold off; xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura'); | ||
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| + | title('Distribución final de temperatura en la varilla'); | ||
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=Análisis de estabilidad= | =Análisis de estabilidad= | ||
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=Comparación de resultados y análisis de errores= | =Comparación de resultados y análisis de errores= | ||
| − | Vamos a representar las soluciones obtenidas. Comenzamos con la analítica, calculada anteriormente | + | Vamos a representar las soluciones obtenidas. Comenzamos con la analítica, calculada anteriormente. |
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A continuación, utilizamos también MATLAB para representar la solución numérica análogamente a la analítica. Podemos comparar ambas. Comenzamos con un mallado de 4 puntos en la posición ( \(N = 3 \) ). Para el temporal utilizamos \(1000 \) puntos y \(\Delta t = 0.0005 \), para que no introduzca error. | A continuación, utilizamos también MATLAB para representar la solución numérica análogamente a la analítica. Podemos comparar ambas. Comenzamos con un mallado de 4 puntos en la posición ( \(N = 3 \) ). Para el temporal utilizamos \(1000 \) puntos y \(\Delta t = 0.0005 \), para que no introduzca error. | ||
Revisión del 14:55 19 mar 2025
| Trabajo realizado por estudiantes | |
|---|---|
| Título | Ecuación del calor (Grupo ACIRV). |
| Asignatura | EDP |
| Curso | 2024-25 |
| Autores | Ángela Sotelo Fernández, Carmen Doñoro Molina, Inés Torres Gómez, Rubén Gutiérrez Hernández, Violeta Luján Barrios. |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
Contenido
1 Introducción
En esta página ilustraremos el uso del método de diferencias finitas para resolver la ecuación del calor en una dimensión.
Dicho método sirve para resolver de manera aproximada ecuaciones diferenciales parciales y ordinarias de manera numérica. Funciona sustituyendo las derivadas por cocientes de diferencias que vienen dados por valores de la función en puntos discretos de una malla.
2 Modelización de la ecuación del calor con una dimensión
La ecuación a resolver es
donde \(u(x,t)\) representa la temperatura en el punto \(x\) y en el instante \(t\), y \(\alpha\) es una constante que viene dada por la conductividad térmica del material.
Se considera una varilla metálica en el intervalo \([0,1]\) y aislada en su superficie lateral tal que la conducción de calor solo se produce en la dirección longitudinal. La temperatura inicial de la varilla es \(10^{\circ}C\). En los extremos derecho e izquierdo la temperatura se mantiene a \(10^{\circ}C\) y \(1^{\circ}C\) respectivamente.
El sistema que modeliza el comportamiento de la temperatura, representada por la función \(u(x,t)\), es el siguiente:
3 Resolución analítica del problema
Primeramente, resolveremos el problema analíticamente para después comparar su solución con la obtenida numéricamente.
Puesto que el sistema obtenido \((1)\) no es homogéneo, debemos encontrar primero la solución estacionaria. Es decir, suponemos que \(t \rightarrow \infty\) (la solución ya no varía en el tiempo).
La solución estacionaria obtenida es \(v(x) = 9x +1\) . Al representarla gráficamente en 3D obtenemos:
%Creamos una matriz que representa una malla de puntos (tiempo,
% espacio) y en cada una de las columnas introducimos el valor de 9x+1 para todos los tiempos.
% Matriz
evaluaciones = zeros(100,100);
% Límite temporal y vectores
T = 1;
t = linspace(0,T,100);
x = linspace(0,1,100);
% Rellenamos la matriz
for j = 1:100
evaluaciones(:,j) = (9*x(j) + 1) * ones(100,1);
end
% Representación gráfica
surf(t,x,evaluaciones')
title('Solución estacionaria: v(x) = 9x + 1')
xlabel('Tiempo')
ylabel('Espacio')
zlabel('Temperatura (°C)')
Una vez calculada la solución estacionaria, homogeneizamos el sistema definiendo la ecuación \(w(x,t) = u(x,t) - v(x)\).
Resolviendo mediante el método de separación de variables y por superposición de soluciones, obtenemos la siguiente solución:
Véase la evolución de la temperatura en función del tiempo en cada punto de la barra. Representamos la temperatura respecto de la posición, variando el tiempo hasta \(t = 0.5 s\). Podemos representarla para diferentes términos, veamos que utilizando 100 se aproxima suficiente a tomar infinitos términos.
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas y comparación con solución analítica
clear all; close all;
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 20; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
alpha = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx);
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
% Definimos la solucón estacionaria
estacionaria = @(x)9*x +1;
% Coeficiente del método
r = alpha * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Preparar la grabación de un GIF
filename = 'heat_equation_analitico.gif';
frame_delay = 0.1;
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
% Solución analítica
t = n * dt;
w = zeros(size(x));
for k = 1:100 % Consideramos los primeros 100 términos
% w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * x) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
w = w + (-(18*(sin(pi*k) - pi*k))/(k^2*pi^2))*sin(k * pi * x) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
% Guardar frames en el GIF
if mod(n, 10) == 0
plot(x, estacionaria(x), 'g-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(x, w + 9*x+ 1, 'r--', 'LineWidth', 2); % +1 para respetar la condición de frontera izquierda
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title(sprintf('Tiempo: %.3f s', n*dt));
legend('Solución estacionaria','Solución Analítica');
drawnow;
frame = getframe(gcf);
img = frame2im(frame);
[A, map] = rgb2ind(img, 256);
if n == 10
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'LoopCount', inf, 'DelayTime', frame_delay);
else
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'WriteMode', 'append', 'DelayTime', frame_delay);
end
end
end
% Gráfica final
figure;
plot(x, estacionaria(x), 'g-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(x, w + 9*x + 1, 'r--', 'LineWidth', 2);
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title('Comparación final de temperatura en la varilla');
legend('Solución estacionaria', 'Solución Analítica');
Vemos que según aumenta el tiempo, se ajusta a la solución estacionaria.
4 Resolución numérica de la ecuación del calor
Falta obtener la resolución numérica del sistema planteado anteriormente \((1)\).
Así, discretizaremos el espacio en una malla de puntos espaciales \( x_i \) y tiempos \( t_n \). Estos deben cumplir \(x_0 = 0, \ x_N = 1\) de acuerdo con los intervalos de definición de la EDP. Definimos \(\Delta t = t_{n+1} - t_n\) y \(\Delta x = x_{i+1} - x_i\).
Pasamos a discretizar la ecuación según el método de diferencias finitas explícito. De \(u_t = \alpha u_{xx}\), pasamos a
Despejando \( u_{i}^{n+1} \), obtenemos la ecuación de actualización
Definimos el número de Fourier \(r = \frac{\alpha \Delta t}{\Delta x^2} \), que mide la relación entre la difusión térmica, el paso de tiempo y el desplazamiento. En nuestro caso tenemos \(\alpha = 1\).
Por último, inicializamos el problema para las condiciones de contorno. Definimos \( u_0^n = 1 , u_N^n = 10 \). Y las condiciones iniciales \(u_i^0 = 10, \ \forall i = 1,...,N.\)
Vamos a representar la solución numérica para diferentes mallados
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 21; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
D = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx);
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
%Solución estacionaria
estacionaria = @(x)9*x +1;
% Coeficiente del método
r = D * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Preparar la grabación de un GIF
filename = 'heat_equation_num_20.gif';
frame_delay = 0.1;
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
u_new = u; % Copia de la solución actual
for i = 2:Nx-1
u_new(i) = u(i) + r * (u(i+1) - 2*u(i) + u(i-1));
end
u = u_new;
% Guardar frames en el GIF
if mod(n, 10) == 0
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2); % Solución estacionaria
hold off; xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title(sprintf('Tiempo: %.3f s', n*dt));
legend('Diferencias Finitas', 'Solución estacionaria');
drawnow;
frame = getframe(gcf);
img = frame2im(frame);
[A, map] = rgb2ind(img, 256);
if n == 10
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'LoopCount', inf, 'DelayTime', frame_delay);
else
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'WriteMode', 'append', 'DelayTime', frame_delay);
end
end
end
% Gráfica final
figure;
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title('Distribución final de temperatura en la varilla');
5 Análisis de estabilidad
Es importante asegurarse de que el método es estable. Aplicamos el análisis de von Neumann, en el que asumimos soluciones de la forma:
donde \( G \) es el factor de amplificación. Reemplazando esta forma en la ecuación de actualización y tras un análisis algebraico, se obtiene:
Para que el método sea estable, es necesario que \( |G| \leq 1 \). Como el término \( \sin^2 (\cdot) \) está acotado entre 0 y 1, se deduce la condición de estabilidad:
Si \( r > \frac{1}{2} \), entonces \( |G| > 1 \), haciendo que la solución sea inestable.
6 Comparación de resultados y análisis de errores
Vamos a representar las soluciones obtenidas. Comenzamos con la analítica, calculada anteriormente.
A continuación, utilizamos también MATLAB para representar la solución numérica análogamente a la analítica. Podemos comparar ambas. Comenzamos con un mallado de 4 puntos en la posición ( \(N = 3 \) ). Para el temporal utilizamos \(1000 \) puntos y \(\Delta t = 0.0005 \), para que no introduzca error.
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas y comparación con solución analítica
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 4; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
alpha = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx); %Discretización para hacer los cálculos con la numérica
xx = linspace(0,L,50); %Discretización para pintar la analítica
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Definimos la solucón estacionaria
estacionaria = @(x)9*x +1;
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
% Coeficiente del método
r = alpha * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Preparar la grabación de un GIF
filename = 'heat_equation_comparacion_2.gif';
frame_delay = 0.1;
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
u_new = u; % Copia de la solución actual
for i = 2:Nx-1
u_new(i) = u(i) + r * (u(i+1) - 2*u(i) + u(i-1));
end
u = u_new;
% Solución analítica
t = n * dt;
w = zeros(size(xx));
for k = 1:100 % Consideramos los primeros 100 términos
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
% w = w + (-(18*(sin(pi*k) - pi*k))/(k^2*pi^2))*sin(k * pi * x) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
% Guardar frames en el GIF
if mod(n, 10) == 0
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(xx, w + 9*xx + 1, 'r--', 'LineWidth', 2); % +1 para respetar la condición de frontera izquierda
plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2); % Solución estacionaria
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title(sprintf('Tiempo: %.3f s', n*dt));
legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
drawnow;
frame = getframe(gcf);
img = frame2im(frame);
[A, map] = rgb2ind(img, 256);
if n == 10
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'LoopCount', inf, 'DelayTime', frame_delay);
else
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'WriteMode', 'append', 'DelayTime', frame_delay);
end
end
end
% Gráfica final
figure;
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(xx, w + 9*xx+ 1, 'r--', 'LineWidth', 2);
plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2);
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title('Comparación final de temperatura en la varilla');
legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
Observamos que aproxima mejor según se acerque a la estacionaria. Representamos los errores utilizando \( ||\cdot||_\infty \).
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas y comparación con solución analítica
clear all; close all
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 4; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
alpha = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
err = zeros(length(Nt));
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx); % Discretización para la numérica
xx = linspace(0, L, Nx); % Usamos la misma malla para comparación
tt = linspace(0,Nt*dt,Nt);
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Definimos la solución estacionaria
estacionaria = @(x) 9*x + 1;
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
% Coeficiente del método
r = alpha * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
u_new = u;
for i = 2:Nx-1
u_new(i) = u(i) + r * (u(i+1) - 2*u(i) + u(i-1));
end
u = u_new;
w = zeros(size(xx));
t = n * dt;
for k = 1:100 % 100 términos en la serie
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
sol_analitica = w + 9*xx + 1;
err(n) = max(abs(sol_analitica-u'));
end
% Cálculo de la solución analítica en el último tiempo
w = zeros(size(xx));
t = Nt * dt;
for k = 1:100 % 100 términos en la serie
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
sol_analitica = w + 9*xx + 1;
% Cálculo del error
error_abs = abs(u - sol_analitica');
error_rel = error_abs ./ abs(sol_analitica');
% Gráficas
figure;
% subplot(2,1,1);
% plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
% hold on;
% plot(xx, sol_analitica, 'r--', 'LineWidth', 2);
% plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2);
% hold off;
% xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
% title('Comparación final de temperatura en la varilla');
% legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
%
% % Gráfica del error
% subplot(2,1,2);
plot(tt, err, 'bl-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Posición'); ylabel('Error absoluto');
plot(tt, log10(err), 'bl-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Posición'); ylabel('Error absoluto logaritmico');
title(sprintf('Error absoluto entre solución numérica y analítica para N=%d', Nx-1));
grid on;
Por último, mejoramos la malla espacial hasta \(N = 19 \) (20 puntos).
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas y comparación con solución analítica
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 20; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
alpha = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx); %Discretización para hacer los cálculos con la numérica
xx = linspace(0,L,50); %Discretización para pintar la analítica
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Definimos la solucón estacionaria
estacionaria = @(x)9*x +1;
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
% Coeficiente del método
r = alpha * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Preparar la grabación de un GIF
filename = 'heat_equation_comparacion1.gif';
frame_delay = 0.1;
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
u_new = u; % Copia de la solución actual
for i = 2:Nx-1
u_new(i) = u(i) + r * (u(i+1) - 2*u(i) + u(i-1));
end
u = u_new;
% Solución analítica
t = n * dt;
w = zeros(size(xx));
for k = 1:100 % Consideramos los primeros 100 términos
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
% w = w + (-(18*(sin(pi*k) - pi*k))/(k^2*pi^2))*sin(k * pi * x) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
% Guardar frames en el GIF
if mod(n, 10) == 0
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(xx, w + 9*xx + 1, 'r--', 'LineWidth', 2); % +1 para respetar la condición de frontera izquierda
plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2); % Solución estacionaria
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title(sprintf('Tiempo: %.3f s', n*dt));
legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
drawnow;
frame = getframe(gcf);
img = frame2im(frame);
[A, map] = rgb2ind(img, 256);
if n == 10
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'LoopCount', inf, 'DelayTime', frame_delay);
else
imwrite(A, map, filename, 'gif', 'WriteMode', 'append', 'DelayTime', frame_delay);
end
end
end
% Gráfica final
figure;
plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(xx, w + 9*xx+ 1, 'r--', 'LineWidth', 2);
plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2);
hold off;
xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
title('Comparación final de temperatura en la varilla');
legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
Se puede ver que ajusta en gran medida a la solución analítica. Observamos los errores, que en este caso precisan de una transformación logarítmica debido a la escala. Mantenemos la escala original en una imagen para comparar con el anterior.
% Resolución de la ecuación del calor 1D por diferencias finitas y comparación con solución analítica
clear all; close all
% Parámetros
L = 1; % Longitud de la varilla
Nx = 20; % Número de puntos en el espacio
dx = L / (Nx-1);
alpha = 1; % Difusividad térmica
dt = 0.0005; % Paso de tiempo
Nt = 1000; % Número de pasos de tiempo
err = zeros(length(Nt));
% Discretización espacial
x = linspace(0, L, Nx); % Discretización para la numérica
xx = linspace(0, L, Nx); % Usamos la misma malla para comparación
tt = linspace(0,Nt*dt,Nt);
% Condiciones iniciales
u = 10 * ones(Nx, 1);
% Definimos la solución estacionaria
estacionaria = @(x) 9*x + 1;
% Condiciones de frontera
u(1) = 1; % Extremo izquierdo
u(end) = 10; % Extremo derecho
% Coeficiente del método
r = alpha * dt / dx^2;
if r > 0.5
error('El método no es estable, reduce dt o aumenta dx.');
end
% Evolución temporal
for n = 1:Nt
u_new = u;
for i = 2:Nx-1
u_new(i) = u(i) + r * (u(i+1) - 2*u(i) + u(i-1));
end
u = u_new;
w = zeros(size(xx));
t = n * dt;
for k = 1:100 % 100 términos en la serie
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
sol_analitica = w + 9*xx + 1;
err(n) = max(abs(sol_analitica-u'));
end
% Cálculo de la solución analítica en el último tiempo
w = zeros(size(xx));
t = Nt * dt;
for k = 1:100 % 100 términos en la serie
w = w + (18 / (k * pi)) * sin(k * pi * xx) * exp(-k^2 * pi^2 * t);
end
sol_analitica = w + 9*xx + 1;
% Cálculo del error
error_abs = abs(u - sol_analitica');
error_rel = error_abs ./ abs(sol_analitica');
% Gráficas
figure;
% subplot(2,1,1);
% plot(x, u, 'b-', 'LineWidth', 2);
% hold on;
% plot(xx, sol_analitica, 'r--', 'LineWidth', 2);
% plot(xx, estacionaria(xx), 'g-', 'LineWidth', 2);
% hold off;
% xlabel('Posición'); ylabel('Temperatura');
% title('Comparación final de temperatura en la varilla');
% legend('Diferencias Finitas', 'Solución Analítica', 'Solución estacionaria');
%
% % Gráfica del error
% subplot(2,1,2);
plot(tt, err, 'bl-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Posición'); ylabel('Error absoluto');
plot(tt, log10(err), 'bl-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Posición'); ylabel('Error absoluto logaritmico');
title(sprintf('Error absoluto entre solución numérica y analítica para N=%d', Nx-1));
grid on;