CGV: Small: Mesh-based Simulation of Thin Liquid Structures

CGV:小型:基于网格的薄液体结构模拟

基本信息

  • 批准号:
    1319483
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-01-01 至 2017-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research the PI will develop efficient mesh-based algorithms to simulate the dynamics and interactions of thin liquid structures such as sheets, jets, bubbles, and films. The thin geometry of these liquid phenomena poses tremendous difficulties for traditional techniques, leading to long runtimes and excessive memory consumption. The PI argues that a fundamentally different approach that recognizes and exploits the unique geometry of thin liquids is needed in order to simulate them efficiently and accurately (by analogy with the special treatment of thin elastic bodies such as rods, plates, shells). The project is comprised of three thrusts. First, the PI will develop algorithms for the dynamic simulation of liquid bodies composed of high viscosity threads and sheets, including physical modeling, collision processing, topology changes, and mixed dimensional remeshing. Second, he will address the specific challenges of low viscosity jets and sheets, considering in particular the enhanced influence of surface tension, sheet breakup, and the choice of Eulerian vs. Lagrangian evolution. Finally, he will examine the deformations of films, bubbles, and foams, using a new mesh-based representation for deforming multi-region interfaces, coupled to the fluid dynamics of the surrounding air. In each thrust, the predictive power of the techniques developed will be validated against both experimental observations and theoretical results from the literature.To these ends, the PI will bring several geometric and computational techniques from the dynamics of thin elastica to bear on the dynamics of thin fluids. The PI believes this cross-pollination of ideas has the potential to provide dramatic improvements in efficiency and accuracy, while yielding computational tools that complement theory and experiment in the study of thin fluid phenomena. By considering a thin material as a lower dimensional object (curve or surface) with an associated thickness, the dimension of the problem can be reduced, yielding improved numerical properties and better allocation of degrees of freedom. This perspective has never before been applied to develop computational techniques for three-dimensional thin liquids. The use of non-manifold meshes to represent mixed bodies of thin liquids also opens up previously unexplored challenges in mixed dimensional remeshing and the handling of topological transitions. Furthermore, the proposed surface tracking representation builds on robust collision-processing techniques originally applied to cloth animation, and will offer the first surface mesh-based technique for the evolution of multi-material interfaces. This will allow for more accurate tracking of bubbles and general multiphase flows than can be achieved with state-of-the-art implicit surface approaches.Broader Impacts: Thin liquids are crucial to a broad class of problems in computer graphics, engineering, and scientific applications. Liquid animations are increasingly prevalent in visual effects-driven films, yet thin splashes remain among the most difficult effects to animate. Thin threads and sheets of viscous liquids arise in applications from food processing to cosmetics, from the geophysics of the earth's crust to the forming and blowing of elaborate glass artwork. They are the subject of substantial concurrent experimental and theoretical investigation, and complementary computational tools for these problems could offer vital new insights. The potential applications for low viscosity liquids and foams are equally wide-ranging. Project outcomes will be reported at major international venues including the SIGGRAPH conferences, and the associated computational tools will be made publicly available. A variety of education and outreach efforts, some of which specifically target minority middle school students, are also planned.
在这项研究中,PI将开发有效的基于网格的算法来模拟薄液体结构,如片材,射流,气泡和薄膜的动力学和相互作用。 这些液体现象的薄的几何形状对传统技术造成了巨大的困难,导致长的运行时间和过多的内存消耗。 PI认为,需要一种根本不同的方法来识别和利用薄液体的独特几何形状,以便有效和准确地模拟它们(通过类比薄弹性体的特殊处理,如杆,板,壳)。 该项目由三个重点组成。 首先,PI将开发用于高粘度线和片组成的液体体的动态模拟的算法,包括物理建模、碰撞处理、拓扑变化和混合维网格重新划分。 其次,他将解决低粘度射流和片材的具体挑战,特别是考虑表面张力,片材破碎的增强影响,以及欧拉与拉格朗日演化的选择。 最后,他将研究薄膜,气泡和泡沫的变形,使用一种新的基于网格的表示方法来变形多区域界面,再加上周围空气的流体动力学。 在每一个推力,预测能力的技术开发将验证对实验观察和理论结果从literary.To这些目的,PI将带来几个几何和计算技术,从薄弹性体的动力学承担薄流体的动力学。 PI认为,这种思想的交叉授粉有可能在效率和准确性方面提供显着的改进,同时产生计算工具,补充薄流体现象研究中的理论和实验。 通过将薄材料视为具有相关厚度的低维对象(曲线或曲面),可以降低问题的维度,从而改善数值特性并更好地分配自由度。 这种观点以前从未被应用于开发三维薄液体的计算技术。 使用非流形网格来表示稀薄液体的混合体,也开辟了以前未探索的挑战,在混合维重新划分网格和处理拓扑转换。 此外,所提出的表面跟踪表示建立在鲁棒的碰撞处理技术最初应用于布料动画,并将提供第一个表面网格为基础的多材料界面的演变技术。 这将允许更准确地跟踪气泡和一般的多相流比可以实现与国家的最先进的隐式表面approaches.Broader影响:薄液体是至关重要的,在计算机图形学,工程和科学应用中的广泛的一类问题。 液体动画在视觉效果驱动的电影中越来越普遍,但薄飞溅仍然是最难制作的效果之一。 从食品加工到化妆品,从地壳的地球物理学到精致玻璃艺术品的成型和吹制,粘性液体的细线和薄片都有应用。 它们是大量并行实验和理论研究的主题,针对这些问题的补充计算工具可以提供重要的新见解。 低粘度液体和泡沫的潜在应用同样广泛。 项目成果将在包括SIGGRAPH会议在内的主要国际会议上报告,相关的计算工具将向公众提供。 还计划开展各种教育和外联活动,其中一些活动专门针对少数民族中学生。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Eitan Grinspun其他文献

Simulating Shear Localization Using a Hybrid Discrete-Continuum Approach
使用混合离散连续方法模拟剪切定位
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Peter Yichen Chen;Maytee Chantharayukhonthorn;Yonghao Yue;Ken Kamrin;Eitan Grinspun
  • 通讯作者:
    Eitan Grinspun
Simulating Granular Shear Localization Using a Hybrid Discrete-Continuum Approach
使用混合离散连续方法模拟颗粒剪切定位
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Peter Yichen Chen;Maytee Chantharayukhonthorn;Yonghao Yue;Ken Kamrin;Eitan Grinspun
  • 通讯作者:
    Eitan Grinspun
ハイブリッドな粉粒体シミュレーション手法の開発
混合粉末模拟方法的发展
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    楽詠コウ;Breannan Smith;Peter Yichen Chen;Maytee Chantharayukhonthorn;Kenneth Kamrin;Eitan Grinspun
  • 通讯作者:
    Eitan Grinspun
ハイブリッドな粉粒体シミュレーション手法
混合粉末模拟方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    楽詠コウ;Breannan Smith;Peter Yichen Chen;Maytee Chantharayukhonthorn;Kenneth Kamrin;Eitan Grinspun
  • 通讯作者:
    Eitan Grinspun
A Hybrid Material Point and Discrete Element Method for Granular Media Modeling
粒状介质建模的混合质点和离散元方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Maytee Chantharayukhonthorn;Breannan Smith;Yonghao Yue;Peter Yichen Chen;Kenneth Kamrin;Eitan Grinspun
  • 通讯作者:
    Eitan Grinspun

Eitan Grinspun的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Eitan Grinspun', 18)}}的其他基金

AF: Small: Collaborative Research: Computational Representations for Design and Fabrication of Developable Surfaces
AF:小型:协作研究:可展曲面设计和制造的计算表示
  • 批准号:
    1717268
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Physically-Based Simulation of Strand-Liquid Interaction
CHS:小型:线-液体相互作用的基于物理的模拟
  • 批准号:
    1717178
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Medium: Collaborative Research: Computational Design and 3D Printing of Textiles
CHS:媒介:协作研究:纺织品的计算设计和 3D 打印
  • 批准号:
    1409286
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CGV: Small: Discrete Variational Contact, Impact, and Dissipative Dynamics
CGV:小:离散变分接触、冲击和耗散动力学
  • 批准号:
    1117257
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
IDR/Collaborative Research: Experimental and Computational Foundations for Nonlinear Pattern Formation in the Deposition of Elastic Rods
IDR/合作研究:弹性棒沉积中非线性图案形成的实验和计算基础
  • 批准号:
    1129917
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
HCC: Small: Collaborative Research: Asynchrony and Persistence for Complex Contact Simulations
HCC:小型:协作研究:复杂接触模拟的异步性和持久性
  • 批准号:
    0916129
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Multiresolution Foundations for Physics-Based Computer Animation and Interactive Engineering Design
职业:基于物理的计算机动画和交互式工程设计的多分辨率基础
  • 批准号:
    0643268
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CSR--AES: Interactive Parallel Platforms for Multi-Experiment Computational Studies
合作研究:CSR--AES:多实验计算研究的交互式并行平台
  • 批准号:
    0614770
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative: MSPA-MCS: Computational and Mathematical Foundations for the Synthesis of Multiresolution Representations with Variational Integrators and Discrete Geometry
协作:MSPA-MCS:使用变分积分器和离散几何合成多分辨率表示的计算和数学基础
  • 批准号:
    0528402
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

CNS Core: Small: 3D RF/FSO Mesh Networking with Challenged Infrastructure
CNS 核心:小型:基础设施面临挑战的 3D RF/FSO 网状网络
  • 批准号:
    2115215
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Hernia reduction following laparotmy using small stitch abdominal wall closure with or without mesh augmentration (HULC)
剖腹手术后使用小缝腹壁闭合带或不带补片 (HULC) 减少疝气
  • 批准号:
    410901776
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Clinical Trials
AF: Small: Collaborative Research: A Robust Framework for Overcoming the Tangled Mesh Problem
AF:小型:协作研究:克服网格缠结问题的稳健框架
  • 批准号:
    1715970
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Collaborative Research: Scalable, high-order mesh-free algorithms applied to bulk-surface biomechanical problems
AF:小型:协作研究:应用于体表面生物力学问题的可扩展、高阶无网格算法
  • 批准号:
    1717556
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Collaborative Research: A Robust Framework for Overcoming the Tangled Mesh Problem
AF:小型:协作研究:克服网格缠结问题的稳健框架
  • 批准号:
    1717894
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Collaborative Research: Scalable, high-order mesh-free algorithms applied to bulk-surface biomechanical problems
AF:小型:协作研究:应用于体表面生物力学问题的可扩展、高阶无网格算法
  • 批准号:
    1714844
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: The Fixed Point of the Restricted Delauay Triangulation Operator, with Applications to Manifold Reconstruction and Mesh Generation
AF:小:受限 Delauay 三角剖分算子的不动点及其在流形重建和网格生成中的应用
  • 批准号:
    1423560
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
III: Small: MESH: A Hypergraph Analysis Engine for Understanding Large-Scale Social Networks
III:小:MESH:用于理解大规模社交网络的超图分析引擎
  • 批准号:
    1422802
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Theory, Algorithms, and Experiments for Frequency-Agile Beamforming Mesh (FabMesh)
NeTS:小型:协作研究:捷变频波束形成网格 (FabMesh) 的理论、算法和实验
  • 批准号:
    1320442
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Theory, Algorithms, and Experiments for Frequency-Agile Beamforming Mesh (FabMesh)
NeTS:小型:协作研究:捷变频波束形成网格 (FabMesh) 的理论、算法和实验
  • 批准号:
    1318607
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了