A Stable Tensor-Based Deflection Model for Controlled Fluid Simulations
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Informations:
Pesc publication
A associação entre fluidos e tensores pode ser observada em algumas situações práticas, como em ressonância magnética por tensores de difusão ou em escoamento permeável. Para fins de simulação, tensores podem ser usados para restringir o escoamento do fluido ao longo de direções específicas. Este trabalho visa explorar esta relação tensor-fluido e propor um método para controlar o escoamento usando um campo de tensores de orientação. Para atingir nossos objetivos, nós expandimos a formulação matemática que governa a dinâmica de fluidos para alterar localmente o momento, defletindo o fluido para trajetórias desejadas. Tomando como base abordagens clássicas para simulação de fluidos em computação gráfica, o método numérico é alterado para acomodar a nova formulação. Controlar o processo de difusão pode também ajudar na visualização de campos tensoriais, onde frequentemente busca-se detectar e realçar caminhos de interesse. Os experimentos realizados mostram que o fluido, induzido pelo campo tensorial subjacente, percorre trajetórias significativas, resultando em um método que é numericamente estável e adequado para fins de visualização e animação.
The association between fluids and tensors can be observed in some practical situations, such as difusion tensor imaging and permeable flow. For simulation purposes, tensors may be used to constrain the fluid flow along specific directions. This work seeks to explore this tensor-fluid relationship and to propose a method to control fluid flow with an orientation tensor field. To achieve our purposes, we expand the mathematical formulation governing fluid dynamics to locally change momentum, deflecting the fluid along intended paths. Building upon classical computer graphics approaches for fluid simulation, the numerical method is altered to accomodate the new formulation. Gaining control over fluid difusion can also aid on visualization of tensor fields, where the detection and highlighting of paths of interest is often desired. Experiments show that the fluid adequately follows meaningful paths induced by the underlying tensor field, resulting in a method that is numerically stable and suitable for visualization and animation purposes.