基于MATLAB的二维水面波动数值仿真与分析系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现二维水面波动现象的有限差分法数值模拟，支持多场景参数配置与实时动态可视化，同时提供波动特征分析功能，适用于科研与教学演示。

详 情 说 明

二维水面波动现象数值仿真与分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB环境开发的二维水面波动数值仿真与分析系统。系统采用有限差分法求解波动方程，能够模拟水面在不同初始条件与边界条件下的波动传播过程，并提供实时可视化与数据分析功能，适用于物理学、海洋工程及流体力学等领域的教学与研究。

功能特性

• 核心仿真引擎：基于显式有限差分格式，数值求解二维波动方程，模拟波动演化过程。
• 灵活参数配置：支持用户自定义物理参数（如重力加速度、表面张力）、仿真参数（时间/空间步长）以及初始扰动（位置、幅度、波形）。
• 多样化边界条件：提供固定边界、自由边界和周期性边界三种类型，适应不同物理场景。
• 实时动态可视化：在仿真计算过程中，实时绘制波动传播的动态图像。
• 波动特征分析：自动计算并绘制波动的关键特征，如波长、波速以及系统总能量随时间变化的衰减曲线。
• 数据导出与后处理：支持将仿真参数、各时间步的高程数据导出为日志文件和CSV格式，便于进一步分析。

使用方法

1. 启动系统：在MATLAB中运行主程序文件以启动图形用户界面。
2. 参数设置：在GUI界面中，依次设置“仿真参数”、“初始条件”、“边界条件”和“物理参数”等选项卡下的各项参数。
3. 运行仿真：点击“开始仿真”按钮，系统将进行数值计算并实时显示波动传播动画。
4. 结果分析：仿真结束后，可使用内置分析工具查看能量衰减等特征曲线。
5. 数据导出：通过“导出数据”功能，将模拟结果和参数设置保存至指定路径。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必备工具箱：MATLAB 基础环境（无需额外工具箱）

文件说明

主程序文件承载了系统的核心调度与控制功能。它负责构建并启动图形用户界面，接收用户通过界面输入的所有配置参数，并调用相应的求解器模块进行波动方程的数值计算。同时，它还管理着整个仿真流程，包括初始化计算域、执行时间步进循环、实时刷新可视化图形、处理边界条件以及最终的数据分析与结果导出任务的协调。简而言之，该文件是连接用户交互、数值计算与结果展示的中心枢纽。