面向非均质流体的可交互动画

基本信息
批准号:61572075
项目类别:面上项目
资助金额:67.00
负责人:班晓娟
学科分类:
依托单位:北京科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄晓蕾,周勃,刘旭,王笑琨,沈晴,太平,贺亮亮,张雅斓,王聪
关键词:
流体动画边界条件散体非均质流体
结项摘要

Orienting fluid animation based on the physics, this project proposes three-dimensional modeling method of interactive non-homogeneous fluid animation. Combining an instance of the pasty filling areas of mining, it solves the problem such as non Newtonian fluid modeling, fluid and granular material coupling modeling and boundary conditions process in the simulation of inhomogeneous fluid, with aim to create efficient and realistic non-homogeneous fluid animation system..For non-homogeneous fluid with minor impurities, it applies non-newtonian fluid model into modeling and builds simulation equation by abstracting the viscosity tensor item and expanding traditional Navier-Stokes equations. While impurity particles are obvious in non-homogeneous fluid, fluid and granular material coupling model is utilized and simulation method based on the unified framework of SPH is presented. Ulteriorly further research focuses on precipitation model of granular material in fluid. The issue of complex boundary conditions for non-homogeneous fluid's interaction with other medium is solved through fluid-rigid coupling method based on boundary particles , boundary particle sampling algorithm as well as parallel speed up method. Concerning the difficulty in evaluating animation effects, this project involves the paste filling field of mining experimental data and examines non-homogeneous fluid animation simulation results to verifiy the accuracy of the simulation.

本项目面向基于物理的流体动画,提出可交互非均质流体动画的三维建模方法。结合采矿领域膏体充填实例,解决非均质流体模拟中的非牛顿流体建模、流体-散体混合物建模、边界条件等问题,力图构建高效、逼真的非均质流体动画系统。.对于含有细微杂质混合均匀的非均质流体,用非牛顿流体模型对其进行建模,通过抽象粘度张量项并扩展传统Navier-Stokes方程建立模拟方程;对于杂质颗粒明显的非均质流体,用流体-散体混合物模型对其进行建模,提出基于统一SPH框架的流体-散体混合物模拟方法,并进一步对散体在流体中的沉降过程进行建模;针对非均质流体与其他介质交互的复杂边界条件问题,提出基于边界粒子的流-固耦合方法,并解决边界粒子采样以及模拟算法并行化问题。针对目前动画效果难以评价的问题,结合采矿领域膏体充填的实验数据对非均质流体动画模拟结果进行检验,验证模拟算法准确性。

项目摘要

项目原计划的主要内容是面向基于物理的流体动画,提出可交互非均质流体动画的三维建模方法,解决非均质流体模拟中的非牛顿流体建模、流体-散体混合物建模、边界条件等问题,力图构建高效、逼真的非均质流体动画系统。对于含有细微杂质混合均匀的非均质流体,用非牛顿流体模型对其进行建模,通过抽象粘度张量项并扩展传统Navier-Stokes方程建立模拟方程;对于有多种流体混合而成的非均质流体,用多相不相容流体模型对其进行建模,提出基于统一SPH框架的多相流模拟方法;针对非均质流体与其他介质交互的复杂边界条件问题,提出基于边界粒子的流-固耦合方法,并解决边界粒子采样以及模拟算法并行化问题。.现已按原计划完成上述全部研究内容。并且在研究面向非均质流体的可交互动画的基础上,研究了流体与流体的交互耦合,并且对气泡等微观流体现象展开了部分研究。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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