A Fast Simulation Method Using SPH and Wavelet for Sub-particle-scale Turbulent Flow

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  • 粒子法とウェーブレットを用いたサブパーティクルスケール乱流の高速なシミュレーション
  • リュウシホウ ト ウェーブレット オ モチイタ サブパーティクルスケール ランリュウ ノ コウソク ナ シミュレーション

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Abstract

本論文ではパーティクル法とウェーブレット解析を用いた高速な乱流シミュレーション手法を提案する．高速に流体の流れを再現するためにパーティクル法の一種であるSPHを用い，そのパーティクル間の相互関係から直接ウェーブレット解析により乱流が発生する領域を検出する方法を提案する．検出された領域にウェーブレットノイズに基づき渦場を付加することで乱流を再現する．さらに，乱流エネルギーに基づきパーティクルを分割・回転させることで，サブパーティクルスケールでの乱流を実現する．最後にこれらの処理のほとんどはGPU上で容易に実装可能であり，リアルタイムに近い速度で実行できることを示す．

This paper presents a fast simulation method for turbulent flow which uses a particle method and wavelet analysis. To simulate fluid flow, the method uses smoothed particle hydrodynamics (SPH), which discretizes the fluid into a collection of particles, and detects regions where turbulent flow will occur by using wavelet analysis without a spatial grid. By taking the curl of wavelet noise, the turbulent flow is then appended as a divergence-free turbulence velocity field. Additionally, by using a particle splitting, which characterize the vortex features of turbulence, a sub-particle-scale representation of turbulent flow is proposed. Implementing almost all processes on a graphics processing unit (GPU), simulations are performed in near real time.

Journal

  • IPSJ Journal

    IPSJ Journal 53 (7), 1915-1923, 2012-07-15

    一般社団法人情報処理学会

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