Simulación de Fluidos en Tiempo Real Usando SPH

Este trabajo presenta las principales características de una formulación computacional desarrollada por los autores y basada en el método llamado Smoothed Particle Hydrodynamics. La formulación resuelve numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes permitiendo la simulación de dinámica de fluidos, tanto compresibles como casi-incompresibles. El método es simple, explícito, computacionalmente rápido y apto para la computación en paralelo. Estas características, junto con el empleo de técnicas avanzadas de computación y visualización han sido utilizadas para el desarrollo de una plataforma de simulación virtual de dinámica de fluidos con la que se puede cambiar interactivamente propiedades físicas del fluido, condiciones de contorno como el movimiento de paredes o la aparición de fuerzas externas, así como también parámetros del método computacional (nivel de viscosidad artificial, tipo de integrador temporal, etc.). La mencionada interacción con el usuario ocurre en tiempo real y mientras transcurre la simulación. La velocidad de cómputo y la capacidad de interacción permiten resolver problemas de manera dinámica y con mayor rápidez, aprovechando que se puede ver y estudiar en tiempo real la respuesta del fluido a cambios de diseño o de configuración del problema físico a resolver.Fil: Rojas Fredini, Pablo Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Limache, Alejandro Cesar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentin

The application of three-dimensional mass-spring structures in the real-time simulation of sheet materials for computer generated imagery

Despite the resources devoted to computer graphics technology over the last 40 years, there is still a need to increase the realism with which flexible materials are simulated. However, to date reported methods are restricted in their application by their use of two-dimensional structures and implicit integration methods that lend themselves to modelling cloth-like sheets but not stiffer, thicker materials in which bending moments play a significant role. This thesis presents a real-time, computationally efficient environment for simulations of sheet materials. The approach described differs from other techniques principally through its novel use of multilayer sheet structures. In addition to more accurately modelling bending moment effects, it also allows the effects of increased temperature within the environment to be simulated. Limitations of this approach include the increased difficulties of calibrating a realistic and stable simulation compared to implicit based methods. A series of experiments are conducted to establish the effectiveness of the technique, evaluating the suitability of different integration methods, sheet structures, and simulation parameters, before conducting a Human Computer Interaction (HCI) based evaluation to establish the effectiveness with which the technique can produce credible simulations. These results are also compared against a system that utilises an established method for sheet simulation and a hybrid solution that combines the use of 3D (i.e. multilayer) lattice structures with the recognised sheet simulation approach. The results suggest that the use of a three-dimensional structure does provide a level of enhanced realism when simulating stiff laminar materials although the best overall results were achieved through the use of the hybrid model