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本答案参考ChatGPT-3.5
根据描述,可以看出图3是通过仿真得到的结果。在该问题中,给出了污染物动态演变模型和微分方程,因此可以使用 MATLAB 的 ODE 求解器对微分方程进行求解来得到图3的仿真结果。
解决方案如下:
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根据微分方程,编写对应的 MATLAB 函数,例如:
function dxdt = pollutant(t, x, p, m, alpha, beta, gamma) e0 = p(1); k = p(2); xj = p(3); xi = p(4); m_ij = m(1); m_ji = m(2); alpha_i = alpha(1); alpha_j = alpha(2); beta_i = beta(1); beta_j = beta(2); gamma_i = gamma(1); gamma_j = gamma(2); dxdt = zeros(2, 1); dxdt(1) = (e0 - m_ij * x(2) - k * x(1) - alpha_i * x(1) - beta_i * x(1)^2 - gamma_i * x(2)^2) * x(1) / (xj - xi); dxdt(2) = (e0 - m_ji * x(1) - k * x(2) - alpha_j * x(2) - beta_j * x(2)^2 - gamma_j * x(1)^2) * x(2) / (xi - xj); end
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设定初始条件和微分方程中所需的参数,例如:
% 设置初始条件和参数 x0 = [100; 50]; % 污染物存量的初始值 tspan = [0, 100]; % 时间范围 p = [100, 0.1, 150, 100]; % 参数 e0, k, xj, xi m = [0.005, 0.01]; % 污染物扩散系数 alpha = [0.01, 0.01]; % 污染源排放系数 beta = [0.0001, 0.0001]; % 污染源控制系数 gamma = [0.0001, 0.0001]; % 降解系数
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使用 ODE 求解器对微分方程进行求解,例如:
% 使用 ODE 求解器 ode45 求解微分方程 options = odeset('RelTol', 1e-5, 'AbsTol', 1e-5); % 设置求解精度 [t, x] = ode45(@(t, x) pollutant(t, x, p, m, alpha, beta, gamma), tspan, x0, options);
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绘制结果图像,例如:
% 绘制污染物存量随时间变化的图像 figure plot(t, x(:, 1), 'r-', t, x(:, 2), 'b--') xlabel('时间 t') ylabel('污染物存量') legend('区域 i', '区域 j')
通过以上步骤,可以得到仿真结果,也就是图3的污染物存量随时间变化的图像,从而进行动态分析和稳定状态研究。