importnumpyasnp
importmatplotlib.pyplotasplt
#定义涡旋场的初始条件
definitialize_vortex_field(field_size):
#初始化涡旋势和涡旋电流密度
vortex_potential=np.random.rand(field_size,field_size)
vortex_current_density=np.random.rand(field_size,field_size)
returnvortex_potential,vortex_current_density
#模拟涡旋场的动态
defsimulate_vortex_field(vortex_potential,vortex_current_density,time_steps,delta_t,delta_x):
fortinrange(time_steps):
#更新涡旋势和涡旋电流密度
#这里我们使用一个简化的Navier-Stokes方程模型
#实际的物理模型会更复杂
vortex_potential_new=vortex_potential+delta_t*(vortex_current_density-vortex_potential)
vortex_current_density_new=vortex_current_density+delta_t*(vortex_potential-vortex_current_density)
#应用边界条件
vortex_potential_new[lbk]0,:[rbk]=0
vortex_potential_new[lbk]-1,:[rbk]=0
vortex_potential_new[lbk]:,0[rbk]=0
vortex_potential_new[lbk]:,-1[rbk]=0
vortex_current_density_new[lbk]0,:[rbk]=0
vortex_current_density_new[lbk]-1,:[rbk]=0
vortex_current_density_new[lbk]:,0[rbk]=0
vortex_current_density_new[lbk]:,-1[rbk]=0
vortex_potential=vortex_potential_new
vortex_current_density=vortex_current_density_new
returnvortex_potential,vortex_current_density
#运行模拟
if__name__=="__main__":
#设置涡旋场的尺寸和模拟的时间步数
field_size=100
time_steps=1000
delta_t=0.01
delta_x=1
#初始化涡旋场
vortex_potential,vortex_current_density=initialize_vortex_field(field_size)
#模拟涡旋场的动态
vortex_potential,vortex_current_density=simulate_vortex_field(vortex_potential,vortex_current_density,time_steps,delta_t,delta_x)
#绘制涡旋场的最终状态
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(vortex_potential,cmap='viridis')
plt.colorbar(label='VortexPotential')
plt.title('VortexFieldatFinalTimeStep')
plt.show()