Mô phỏng lửa sử dụng kỹ thuật Physically Based

Hà Thị Hằng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 118(04): 151 - 156

151

MÔ PHỎNG LỬA SỬ DỤNG KỸ THUẬT PHYSICALLY BASED

Hà Thị Hằng*

, Nguyễn Trường Sinh

Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật – ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Lửa được xem là một trong những phát minh quan trọng nhất của nhân loại. Ngoài duy trì sự sống

lửa còn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất, vui chơi giải trí…

Mô phỏng lửa bằng phương pháp Physically-based phù hợp cho cả ngọn lửa mịn và hỗn loạn. Nó

có thể được sử dụng để tạo hiệu ứng đốt nhiên liệu rắn hoặc khí. Sử dụng phương trình Navier￾Stokes không nén được để mô hình độc lập nhiên liệu bay hơi và các sản phẩm khí nóng. Phát

triển mô hình Physically-based cho việc mở rộng diễn ra khi nhiên liệu bốc hơi phản ứng để tạo

thành sản phẩm khí nóng và một mô hình liên quan đến việc mở rộng tương tự diễn ra khi nhiên

liệu rắn bay hơi vào trạng thái khí. Sản phẩm khí nóng, khói và bồ hóng tăng dưới ảnh hưởng của

sức nổi và kết xuất bằng cách sử dụng mô hình bức xạ vật đen. Mô hình và đưa ra các lõi màu

xanh là kết quả của gốc tự do trong múi phản ứng hóa học trong đó nhiên liệu được chuyển đổi

thành các sản phẩm. Phương pháp Physically-based cho phép lửa và khói tương tác với các đối

tượng và các vật dễ cháy có thể bắt lửa.

Từ khóa: Ngọn lửa, lửa, khói, bức xạ vật đen, bề mặt ngầm, dòng chảy không nén được, mô

phỏng lửa.

KHÁI NIỆM [5]*

Một Physically System là một hệ vật lý được

mô phỏng lại (thông thường với kích cỡ được

thu nhỏ) sao cho các lực chủ yếu tác dụng lên

hệ được mô phỏng ở mô hình bằng một tỷ lệ

chính xác với hệ vật lý thực tế.

MÔ HÌNH MÔ PHỎNG [1],[3]

Cũng giống như các chương trình mô phỏng

chất lưu khác, chia thủ tục mô phỏng thành

một số bước chính. Đầu tiên trường vận tốc

được cập nhật, và ở bước sau trường vận tốc

này được sử dụng để cập nhật sự thay đổi của

bề mặt.

Hình 1. Mô hình mô phỏng

*

Tel: 0988269782; Email: [email protected]

Trong phương pháp này, người ta sử dụng

một lưới 3D. Vận tốc của chất lưu được biểu

diễn bằng mặt của các ô lưới. Bề mặt giữa các

chất lỏng - khí được biểu diễn bằng trường

khoảng cách. Trường khoảng cách là trung

tâm của cách tiếp cận này vì nó là trường

được thay đổi để tạo ra bề mặt ảo.

Mô phỏng lửa sửa dụng kỹ thuật Physically￾based thể hiện dựa vào bề mặt, việc tìm bề

mặt được giải quyết bằng phương pháp ngoại

suy bề mặt ảo và việc theo dõi sự vận động bề

mặt thoáng của chất lỏng được giải quyết

bằng phương pháp level set.

Ngoài ra, có thể áp dụng các phương pháp cơ

sở vào thuật toán này vẫn thực hiện được mục

đích mô phỏng. Ví dụ: đầu tiên sử dụng

phương pháp Implicit Euler để giải quyết

khuyếch tán mômen, phương pháp semi￾lagrangian để tính toán bình lưu vận tốc và

cuối cùng là giải phương trình Possion.

Thực hiện mô hình ngọn lửa mỏng bao gồm

các bước sau:

External

Force

Diffusion Advection

Projection

with Re￾distancing

Velocity update Surface

update