新しい流体シミュレーション技術の開発 (This New Advanced Method Produces Highly Realistic Simulations of Fluid Dynamics)

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2025-01-06 カリフォルニア大学サンディエゴ校

新しい流体シミュレーション技術の開発 (This New Advanced Method Produces Highly Realistic Simulations of Fluid Dynamics)
The computer vision simulation the researchers developed, compared with a photo from the explosion of Mt. St. Helens.

カリフォルニア大学サンディエゴ校のコンピュータ科学者たちは、流体力学の高度にリアルなシミュレーションを生成する新手法「CO-FLIP」を開発しました。この手法は、エネルギーと循環という流体運動の重要な物理特性を保持しながら、従来の方法よりも高速かつ低コストで高品質な結果を提供します。研究チームは、1980年のセント・ヘレンズ山噴火の写真と、CO-FLIPを用いて生成した火山煙のコンピュータシミュレーションを比較し、その精度を実証しました。この技術は、映画やビデオゲームなどのエンターテインメント分野だけでなく、煙の拡散や大気の動態の理解など、科学的研究や環境モデリングにも応用が期待されます。

<関連情報>

流体暗黙微粒子の共役軌道について Fluid Implicit Particles on Coadjoint Orbits

Mohammad Sina Nabizadeh, Ritoban Roy-Chowdhury, Hang Yin, Ravi Ramamoorthi, Albert Chern
ACM Transactions on Graphics  Published: 19 November 2024
DOI:https://doi.org/10.1145/3687970

Abstract

We propose Coadjoint Orbit FLIP (CO-FLIP), a high order accurate, structure preserving fluid simulation method in the hybrid Eulerian-Lagrangian framework. We start with a Hamiltonian formulation of the incompressible Euler Equations, and then, using a local, explicit, and high order divergence free interpolation, construct a modified Hamiltonian system that governs our discrete Euler flow. The resulting discretization, when paired with a geometric time integration scheme, is energy and circulation preserving (formally the flow evolves on a coadjoint orbit) and is similar to the Fluid Implicit Particle (FLIP) method. CO-FLIP enjoys multiple additional properties including that the pressure projection is exact in the weak sense, and the particle-to-grid transfer is an exact inverse of the grid-to-particle interpolation. The method is demonstrated numerically with outstanding stability, energy, and Casimir preservation. We show that the method produces benchmarks and turbulent visual effects even at low grid resolutions.

1602ソフトウェア工学
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