基于Freefem++的有限元数值计算在计算物理中的应用

摘要

有限元软件Freefem++以语句简洁,容易上手而著称,非常适合于教学和科研.该软件仅提供直角坐标系的梯度和法方向程序单元,没有极坐标系的,不利用极坐标系物理问题的处理.针对该问题,文章导出了直角坐标系与极坐标系中梯度与法方向的转换关系,成功地应用于1/4圆域的泊松方程中,并设计了基于Freefem++的有限元程序.结果表明,除坐标原点外,数值计算结果与解析解表现出良好的一致性和稳定性,验证了文章中推导的极坐标系梯度和法方向公式的合理性.