Простой исходный код динамики газа / жидкости

Question

У меня есть трехмерная матрица воксельных объектов, которую я хотел бы использовать для хранения состояния некоторых основных физических принципов. Здесь мы хотим представить объем в реальном времени (~ 30FPS) в видеоигре. , Я хотел бы попытаться иметь объем, способный к следующему: 1. Храните жидкости и газы различного веса и следуйте основным принципам взаимодействия. Например, кислород легче воды. 2. Уметь определять давление. 3. Уметь взаимодействовать с «твердыми» объектами. Таким образом, в полой трехмерной коробке может храниться то, что не будет «вытекать».

Все это может быть очень простым и может отказаться от любых тестов на «точность».

Рад принять идеи, а также любые достойные ресурсы для дальнейшего чтения. Однако я бы сказал, что я не верю, что у меня есть умение взять бумагу или сложное уравнение и создать свою собственную библиотеку.

Answer 1

Ну, моделирование мультижидкостей не совсем просто. То, что вы могли бы сделать, это использовать SPH (гидродинамику сглаженных частиц), так как этот метод позволяет относительно просто моделировать сложные интерфейсы. Если я прав, это также широко используется в игровой / анимационной индустрии, например Blender использует его для симуляции жидкости. Я предлагаю вам сначала попробовать провести симуляцию одной жидкости, прежде чем приступить к рассмотрению более сложных вещей. Будьте готовы, что это потребует некоторых усилий и в зависимости от того, какой тип точности / разрешения вы ищете для распараллеливания. Если у вас есть дополнительные вопросы по теме SPH, я постараюсь ответить на них.

Answer 2

Обычный подход в трехмерной графике, который я видел, смоделирован на основе воксельных реализаций уравнений Навье-Стокса . Поиск этого должен дать много статей о подходах к реализации этого метода в коде или даже в готовых библиотеках, но, как заявил Azrael3000, вычислительная текучесть настолько сложна, насколько это звучит - и очень тяжелая математика. К счастью, его также можно легко разделить на множество потоков, поэтому лучший способ получить 30FPS - это перенести вычисления на графический процессор.

Другая вещь, которую нужно помнить, это «вокселы» и «кадры» - это графические термины. Подход к уравнениям (которые запоминаются как непрерывные функции) называется FDTD - Область конечных разностей во времени . Что по-английски означает выборку поля как дискретных точек во времени и пространстве.