Vätskesimulering är ett område för datorgrafik som använder beräkningsverktyg för vätskedynamik för att realistiskt modellera, animera och visualisera vätskor, gaser, explosioner och andra relaterade fenomen. Med viss vätske- och scengeometri som input, modellerar vätskesimulatorn sitt beteende och rörelse i tid, med hänsyn till många fysiska krafter, föremål och interaktioner. Vätskemodellering används i stor utsträckning inom datorgrafik och sträcker sig i beräkningskomplexitet från högprecisionsberäkningar för filmer och specialeffekter till enkla, realtidsuppskattningar som främst används i datorspel .
Det finns flera konkurrerande metoder för vätskemodellering, var och en med sina egna fördelar och nackdelar. De vanligaste är Euler grid-metoder, smoothed particle hydrodynamics ( engelska smoothed particle hydrodynamics - SPH ), metoder baserade på virvlar och metoden för gitter Boltzmann-ekvationer . Dessa metoder har sitt ursprung inom området beräkningsvätskedynamik och användes för praktiska problem inom datorgrafik och specialeffektsindustrin. Huvudkravet för dessa metoder från sidan av datorgrafik är visuell rimlighet. Med andra ord, om tittaren inte kan märka det onaturliga i animationen under visning, anses simuleringen vara tillfredsställande. Inom fysik, teknik och matematik ställs däremot huvudkraven på simuleringens fysiska riktighet och noggrannhet och inte på dess visuella resultat.
Inom datorgrafik gjordes de tidigaste försöken att lösa Navier-Stokes ekvationer i tre dimensioner 1996 av Nick Foster och Dimitris Metaxas . Deras arbete var baserat på ett tidigare arbete om beräkningsvätskedynamik, som publicerades 1965 av Harlow och Welch . Före arbetet med Foster och Metaxas byggdes många vätskemodelleringsmetoder kring speciella partikelsystem , dimensionsreduktionstekniker (som 2D-modeller för grunt vatten som vattenpölar) och semi-slumpmässiga turbulenta bullerfält. År 1999 på SIGGRAPH publicerade Jos Stam en metod för så kallade "stabila vätskor" ( Eng . Stable Fluids ), som använde en semi-Lagrangian advektionsmetod och implicita viskositetsintegrationer för att ge ett ovillkorligt stabilt vätskebeteende. Detta gjorde att vätskor kunde modelleras med betydligt större tidssteg och ledde generellt till snabbare program. Senare, 2001-2002, utökades denna metod av Ron Fedkiw och hans medarbetare, vilket gjorde det möjligt att bearbeta en komplex vattenmodell i en 3D-scen med hjälp av Level set - metoden .
Det största bidraget till området för vätskemodellering gjordes av Ron Fedkiw , James F. O'Brien , Mark Carlson , Greg Turk , Robert Bridson ( eng. Robert Bridson ), Ken Myusit ( eng. Ken Museth ) och Jos Stam ( eng . . Jos Stam ).
Nedan är en uppsättning av den mest välkända och mest använda mjukvaran för vätskesimulering.