Kỹ thuật mô phỏng nước Particle - based và ứng dụng trong thực tại Áo

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 1(45) Tập 2/N¨m 2008

128

Kỹ thuật mô phỏng nước Particle-based và ứng dụng trong thực tại ảo

Nguyễn Văn Huân - Phạm Việt Bình - Đỗ Thị Bắc- Ngô Thị Lan Phương -

Phạm Bá Mấy (Khoa Công nghệ thông tin - ĐH Thái Nguyên)

ơ

1. Đặt vấn đề

Nước là thành phần không thể thiếu trong cuộc sống. nó phục vụ cho đời sống hàng

ngày, sản xuất, cuộc sống của con người. Việc nghiên cứu và mô phỏng nước là một công việc

không thể thiếu đối với mỗi con người chúng ta. Nó giúp chúng ta trong việc mô phỏng, đánh

giá được chất lượng thực của các nguồn nước để từ đó có các biện pháp thích hợp trong việc xử

lý nguồn nước phục vụ cho nhu cầu sống của con người.

Báo cáo đưa ra phương pháp Particle-based (hay còn gọi là phương pháp Lagrangian),

cho phép mô tả chất lỏng sử dụng các phần tử (particles). Bằng cách trực tiếp theo dõi từng

phần của quá trình các phần tử di chuyển qua những miền trống. Phương pháp particle không

chú trọng việc bảo toàn khối lượng và cung cấp khái niệm mô phỏng khung đơn giản, linh hoạt.

Mô phỏng Particle-based sử dụng cách tiếp cận luân phiên – SPH, được phát triển đầu

tiên bởi Lucy, Gingold và Monaghan. Với cách tiếp cận này những phần tử trong khối chất lỏng

duy trì các thuộc tính khác nhau như mật độ, khối lượng, vận tốc.v.v…và các thuộc tính này

được theo dõi trong suốt quá trình mô phỏng..

Từ khóa: Particle, Lagrangian, SPH_Smoothed Particle Hydro Dynamics.

2. Kỹ thuật mô phỏng

Chất lỏng được biểu diễn bằng cách phát triển các phần tử trong suốt không gian và thời

gian. Mô phỏng particle thường được thực hiện theo các bước sau: đầu tiên các lực khác nhau

được tính và được tích lũy cho mỗi particle. Sau đó những lực này được sử dụng để thay đổi vận

tốc và cuối cùng chúng được sử dụng để cập nhật vị trí của particle.

Ở bước cuối cùng, vận tốc được tính lại bằng cách lấy vị trí đã giãn ra trừ đi vị trí trước

đó. Lý do phải tính lại vận tốc là độ giãn (the relaxation displacements) tương đương với xung

lực được áp dụng với vận tốc lúc bắt đầu bước tiếp theo. Những xung lực này được tính ở vị trí

gần vị trí cuối cùng (ở chỗ giữa vị trí đã dự đoán và vị trí cuối cùng). Bằng trực giác, sử dụng

những lực tồn tại xa hơn ngăn chặn tính không ổn định bằng cách dự đoán các trạng thái khó

hơn và phản ánh lại trước khi chúng thực sự xảy ra.