An adaptive Particle-In-Cell method for liquid simulation using RBF-FD (2021)
- Authors:
- Autor USP: NAKANISHI, RAFAEL UMINO - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SME
- Subjects: ANIMAÇÃO (COMPUTAÇÃO GRÁFICA); DIFERENÇAS FINITAS; DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL; DADOS CINÉTICOS; PROCESSAMENTO DE IMAGENS
- Keywords: Computer animation; Fluid simulation; RBF-FD; RBF-FD; Simulação de fluidos
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Estruturas de dados adaptativas têm se tornado de interesse para processamento de grandes quantidades de informações, principalmente pela sua capacidade de se modelar automaticamente ao formato dos dados. Em se tratando de simulação de líquidos, introduzimos uma nova abordagem que combina o método de projeção da pressão com o método Particle-In-Cell (PIC). O método se baseia em uma versão generalizada do método de diferenças finitas (FD) para aproximar o campo de pressão e seus gradientes em discretizações de malha baseadas em árvore, possivelmente não balanceada. Em nossa abordagem, os pontos de amostra para diferenças finitas são usados para calcular as interpolações sem malha, fornecidas por uma variante da técnica de Funções de Base Radial (RBF), conhecida como RBF-Finite-Difference (RBF-FD). Esta versão sem malha produz pesos de diferenciação em nós espalhados com alta precisão. Nosso método adapta um quadtree/octree dinamicamente em uma faixa estreita ao redor da superfície do líquido, fornecendo uma amostra adaptativa de partículas para a etapa de advecção. Além disso, o RBF fornece um esquema preciso para transferência de velocidade entre a grade e as partículas, mantendo a estabilidade do sistema e evitando dissipação numérica. Apresentamos também uma estrutura de dados que conecta a subdivisão espacial de uma quadtree/octree com a topologia de seu grafo dual correspondente. A estrutura de dados apresentada torna a configuração stencils simples, permitindo suaatualização sem a necessidade de reconstruí-los do zero a cada passo de tempo. Os resultados obtidos mostram a eficácia e a precisão de nosso solver ao simulat fluidos invíscidos incompressíveis e comparando os resultados com métodos que utilizam malha regular, também baseados em PIC, disponíveis na literatura.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 22.01.2021
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ABNT
NAKANISHI, Rafael Umino. An adaptive Particle-In-Cell method for liquid simulation using RBF-FD. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14042021-131745/. Acesso em: 03 jan. 2026. -
APA
Nakanishi, R. U. (2021). An adaptive Particle-In-Cell method for liquid simulation using RBF-FD (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14042021-131745/ -
NLM
Nakanishi RU. An adaptive Particle-In-Cell method for liquid simulation using RBF-FD [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14042021-131745/ -
Vancouver
Nakanishi RU. An adaptive Particle-In-Cell method for liquid simulation using RBF-FD [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14042021-131745/
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