低耗散且精确嵌入边界条件的流体模拟算法  

Fluid Simulation Algorithm with Low Dissipation and Accurately Embedded Boundary Conditions

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作  者:杨猛[1,2] 黄海明[1,3] 刘金刚[1,3] 

机构地区:[1]中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室,北京100190 [2]中国科学院研究生院,北京100049 [3]首都师范大学计算机科学联合研究院,北京100048

出  处:《计算机辅助设计与图形学学报》2011年第7期1173-1178,共6页Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics

基  金:国家自然科学基金(60273019,60373042,60496326,60573063,60573064)

摘  要:针对欧拉流体模型中的一些弊端,提出一种基于物理的流体模拟算法.该算法采用一种改进的网格配置及插值策略减小数值耗散,并引入一种实用的摩擦力机制减少流体在固体墙处的"过度攀爬"效应;求解压力时通过离散化等价模型隐式地嵌入Neumann边界条件,同时修改梯度算子嵌入Dirichlet边界条件,从而消除了速度场的失真现象.最后,通过对比实验展示了算法改进之处,证明了其高效、精确及稳定性.To address some drawback in the Euler-based fluid models,this paper presents a physically based fluid simulation algorithm.The proposed algorithm reduces the numerical dissipation through an improved grid configuration and interpolation strategy,and introduces a practical friction mechanism to repel the "Excessively Climbing-up" effect of the fluid near the solid walls.Meanwhile,this algorithm discretizes an equivalent model to implicitly embed the Neumann boundary conditions for sovling the pressure,and modifies the gradient operator to embed the Dirichlet boundary condition,which eliminates the artifacts in the velocity field.At last,the experimental results with comparisons are presented to demonstrate the improvements in efficiency,accuracy and stability of the proposed algorithm.

关 键 词:流体模拟 数值耗散 边界条件 体积百分比 摩擦力 

分 类 号:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术]

 

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