Symulowanie topnienia lodu z wykorzystaniem procesorów graficznych

• Autorzy: Domaradzki J. , Chabko K. , Martyn T.

Warianty tytułu

EN

Simulation of ice melting on GPUs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę symulowania topnienia obiektów zbudowanych z lodu, implementowaną przy wykorzystaniu możliwości obliczeniowych nowoczesnych procesorów graficznych (GPU). Proces topnienia zrealizowano jako rezultat wymiany ciepła pomiędzy obiektami lodowymi i płynami (woda i powietrze), modelowanymi jako zbiory ruchomych cząstek o określonych parametrach fizycznych. Do obliczenia ruchu cząstek wykorzystano wariant algorytmu SPH. Zaprezentowano nowy cząstkowy model powietrza, który pozwala m.in. na uwzględnienie w symulacji lokalnych zmian temperatury powietrza w czasie. Otrzymywane wyniki symulacji są bardziej realistyczne z punktu widzenia poprawności fizycznej i końcowego efektu wizualnego, aniżeli rezultaty otrzymywane przy użyciu metod poprzednich.

EN

The paper presents a fast GPU-based approach to simulation of melting ice objects at interactive frame rates. Our main contribution is a new particlebased model of air which allows one to take into account in simulation the effects of local changes in the air temperature. The process of melting is realized as heat transfer between ice and fluids (water and air), which are represented by means of sets of movable particles (Fig. 2). To convert the triangle-mesh representation of solids into particles, we use a GPU-based voxelization method [4]. Each particle carries some physical local properties of fluid, and their evolution over time is described by the Navier-Stokes equation for incompressible fluids. In order to solve the equation, we utilize a modified version of Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method [6]. Then, triangle meshes of solids are extracted from the particle representation using marching cubes algorithm, and visualized via ray tracing. Thanks to the new model of air, the results of ice melting supplied by our method (Fig. 3) are more realistic from the standpoint of physical correctness as well as visual appearance than those obtained with the previous approaches.

Słowa kluczowe

PL

symulacja; topnienie lodu; cząstki; SPH; GPGPU

EN

simulation; ice melting; particles; SPH; GPGPU

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 7
• Strony: 429--431
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Domaradzki J.

• Politechnika Warszawska, Instytut Informatyki, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa

autor

Chabko K.

• Politechnika Warszawska, Instytut Informatyki, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa

autor

Martyn T.

• Politechnika Warszawska, Instytut Informatyki, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa

Bibliografia

• [1] Tsuruno R., M. Matsumura: Visual Simulation of melting ice considering the natural convection. SIGGRAPH 05: ACM SIGGRAPH 2005 Sketches (2005), s. 61, 2005.
• [2] Paiva A., Petronetto F., Lewiner T., Tavares G.: Particle-based nonnewtonian fluid animation for melting. Sibgrapi (2006), s. 78-85, 2006.
• [3] Iwasaki K., Uchida H., Dobashi Y., Nishita T.: Fast Particle-based Visual Simulation of Ice Melting. Pacific Graphics, vol. 29, 2010.
• [4] Schwarz M., Seidel H. P.: Fast Parallel Surface and Solid Voxelization on GPUs, ACM, 2010.
• [5] Green S.: Particle Simulation using CUDA [online]. NVidia Corporation, 2010.
• [6] Muller M., Charypar D., Gross M.: Particle-based fluid simulation for interactive applications. Proc. ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation, s. 154-159, 2003.
• [7] Domaradzki J.: Modelowanie zjawiska topnienia lodu z wykorzystaniem modelu cząsteczkowego. Praca magisterska, Politechnika Warszawska, Instytut Informatyki, 2014.
• [8] Tanaka M., Sakaki M., Koshizuka S.: Particle-based rigid body simulation and coupling with fluid simulation. Transactions of Japan Society for Computational Engineering and Science, Paper No. 20072007, 2007.