В настоящее время одной из наиболее актуальных и сложных задач в компьютерной графике является моделирование и визуализация различных физических процессов, обладающих наибольшей реалистичностью. Однако максимальная приближённость модели к реальности существенно увеличивает объём и время вычислений. Данный проект направлен на решение обеих взаимообратных проблем.

В качестве исследуемого явления выбран процесс таяния льда. Рассматривается как твёрдое его состояние и взаимодействие кусков льда между собой, так и переход в жидкое состояние и взаимодействие твёрдого тела с жидкостью. Также моделируется физический процесс колебания жидкости и взаимодействия с попадающим в неё твёрдым телом. В целом совокупность всех описанных задач представляет собой модель кусков льда до момента попадания в воду, процесс их таяния и полного превращения в жидкость.

• Целью данного проекта является максимально зрелищная и приближенная к реальности визуализация процесса таяния льда с учётом свойств физической среды и прочих условий, таких как температура, объём, вес, силы упругости, которые так или иначе влияют на поведение объекта.
• Другая немаловажная задача заключается в поиске и реализации наиболее быстрых алгоритмов, позволяющих значительно снизить вычислительную нагрузку методами исключения из расчётов лишних частей объекта и приблизить скорость вычислений к реальному времени за счёт распараллеливания процессов.  
• Также планируется реализация различных методов проектирования одной и той же модели с целью сравнения их достоинств и недостатков по качеству и быстродействию.

Глобальной задачей является моделирование природы льда как физического тела и его перехода в жидкое состояние. Проект разделён на следующие подзадачи:

• Моделирование динамики льда как твёрдого тела и взаимодействие твёрдых тел между собой.
• Моделирование жидкости.
• Моделирование перехода тела или некоторых частей тела из твёрдого состояния в жидкое.
• Моделирование раскола твёрдого тела.

Куратор проекта от Intel:

  Сидоров Сергей Владимирович

Координатор проекта:

   Турлапов Вадим Евгеньевич

    Участники:

1.      Демская Анна (ВМК, 3 курс)

2.      Кукаева Светлана (ВМК, 2 курс)

3.      Спижевой Алексей (ВМК, 3 курс)

4.      Сударикова Марина (ВМК, 3 курс)

5.      Удалова Татьяна (ВМК, 2 курс)

6.      Филичев Тимофей (ВМК, 3 курс)

1. Реализован модифицированный метод MAC для моделирования динамики жидкости в двухмерном пространстве.

2. Реализован алгоритм обнаружения коллизий для двух триангулированных твёрдых тел и расчет их линейных и угловых скоростей после соударения.

3. Создано приложение для исследования метода сглаженных частиц с визуализацией результатов средствами MS DirectX 10.

4. Рассмотрено моделирование деформирования твердого тела,  моделирование жидкого тела с использованием метода SPH. Реализован алгоритм на основе равномерной сетки. Численно решена задача об ударе деформируемого тела о стенку, падении столба жидкости, взаимодействие жидкости с граничным условием (сфера).

5. Реализован алгоритм обнаружения столкновений и расчёта соударения для нескольких параллелепипедов.

6. Реализовано моделирование несжимаемой жидкости на основе уравнение
Навье-Стокса (метод Marker-And-Cell).

6. Реализовано взаимодействие жидкости с неподвижным препятствием (прозрачная сфера).

7. Реализовано взаимодействие жидкости с подвижным препятствием (сфера).

8. Реализовано моделирование дыма на основе уравнений движения эйлеровой
жидкости.

1. Морозов Г. В., Спижевой А. С., Сидоров С. В. Физическое моделирование газов, жидкостей и твёрдых тел методом частиц. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2008.

2. Демская А. П., Сидоров С. В. Моделирование формы твёрдого тела методом разбиения на тетраэдры. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2008.

3. Спижевой А. С. Реализация модифицированного метода MAC для моделирования динамики жидкости в двухмерном пространстве. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2009.

4. Удалова Т. И., Кукаева С. А. Приложение для исследования метода сглаженных частиц с визуализацией результатов средствами MS DirectX 10. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2009.

5. Демская А. П. Моделирование физики движения и столкновения твёрдых тел. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2009.