Studienarbeit STUD-1837

Bibliograph.
Daten
Klein, Thomas: Simulation von Fluiden für computergraphische Anwendungen.
Universität Stuttgart, Fakultät Informatik, Studienarbeit Nr. 1837 (2002).
88 Seiten, deutsch.
CR-Klassif.G.1.8 (Partial Differential Equations)
I.3.5 (Computational Geometry and Object Modeling)
I.3.7 (Three-Dimensional Graphics and Realism)
I.6.8 (Types of Simulation)
KeywordsFluidsimulation; Navier-Stokes Gleichungen; Höhenfeld
Kurzfassung

Durch die Entwicklung von immer leistungsfähigerer und flexiblerer Graphikhardware auch im PC-Bereich, die eine realistische Darstellung von zum Beispiel Wasseroberflächen mit sehr hohen Bildwiederholungsraten erlaubt, rückt die Simulation von Fluiden in Echtzeit, immer mehr in den Interessenbereich der Computeranimation. Die eine Wasseroberfläche auszeichnenden Eigenschaften wie Reflexion und Brechung des Lichts waren bisher, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem Aufwand in einer Echtzeitdarstellung realisierbar. Die neuen Entwicklungen in der Graphikhardware, die insbesondere durch den Spielebereich vorangetrieben werden, wie die Vertex- und Textureshader-Einheiten, ermöglichen es nun, eine realistische Repräsentation einer Wasseroberfläche mit ausreichender Geschwindigkeit darzustellen.

Ziel dieser Arbeit war die Bereitstellung eines Simulationsmoduls für einen, in einer parallel durchgeführten Studienarbeit entwickelten, Renderer zur hochqualitativen Darstellung von Fluidoberflächen, insbesondere von Wasseroberflächen, der die erweiterten Möglichkeiten, die die neuesten Generationen der PC-Graphikhardware bieten, ausnutzt. Dieses Simulationsmodul berechnet, ausgehend von den Navier-Stokes Gleichungen für inkompressible Fluide, ein Höhenfeld, das die Wasseroberfläche beschreibt. Aus Geschwindigkeitsgründen wird aber keine vollständige räumliche Simulation durchgeführt, wie sie eigentlich für ein Strömungsproblem mit freier Oberfläche nötig wäre. Stattdessen wird eine zweidimensionalen Strömungssimulation berechnet und aus den dabei erzeugten Daten das Höhenfeld generiert. Dabei werden insbesondere Randbedingungen an Hindernissen und ein- und ausströmende Anteile berücksichtigt.

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Abteilung(en)Universität Stuttgart, Institut für Informatik, Visualisierung und Interaktive Systeme
Eingabedatum13. Juni 2002
   Publ. Informatik