Effiziente partikelbasierte Simulation von Flüssigkeiten mit interagierenden deformierbaren und starren Objekten

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Partikelmethoden spielen in der Computeranimation eine zunehmend wichtige Rolle. Zunächst auf die Simulation von Flüssigkeiten und Gasen beschränkt, werden partikelbasierte Repräsentationen inzwischen auch für deformierbare und starre Körper eingesetzt. Die Forschungsgruppe des Antragstellers beschäftigt sich seit einigen Jahren mit der vereinheitlichten partikelbasierten Animation verschiedenartiger Strukturen. Die Simulationstechniken basieren dabei auf Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Zur Visualisierung werden Strahlverfolgungstechniken eingesetzt. Es wurde ein System entwickelt, das die realistische Simulation und Visualisierung komplexer Phänomene erlaubt wie zum Beispiel brechende Wellen, schwimmende Starrkörper oder zu Wasser zerfließende, deformierbare Objekte. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung des vorhandenen Systems zur partikelbasierten Animation flüssiger, deformierbarer und starrer Objekte sowie deren Visualisierung. Im ersten Teil soll eine effizientere und stabilere Alternative zur existierenden Kopplung von Starrkörpern und Flüssigkeiten untersucht werden. Darauf aufbauend soll die Kontaktbehandlung mit deformierbaren Objekten realisiert werden. Im zweiten Teil des geplanten Projekts sollen verschiedene Ansätze zur Effizienzsteigerung partikelbasierter Animationen untersucht werden, u. a. Möglichkeiten zur Minimierung des Datenverkehrs in einer parallelisierten Implementierung sowie Maßnahmen, die eine Vergrößerung des Simulationszeitschritts erlauben.