El método de simulación reproduce las intrincadas y complejas interacciones de agua de aire de dos fases en escenarios a gran escala. Logra esto de manera basada en la física, resolviendo ambas fases en la resolución cinematográfica en una sola estación de trabajo: el ejemplo anterior (derecho) tiene ca. 3 mil millones de partículas, simuladas con un promedio de solo dos minutos por paso de tiempo. No se emplearon efectos de procedimiento o heurísticas de pulverización posterior al procesamiento. Crédito: Fotografía PA / Eloy Alonso; Transacciones ACM en gráficos (2025). Doi: 10.1145/3730854
Tormentas de tormentas o presas colapsantes: las simulaciones auténticas de los flujos de agua no solo son importantes para los efectos especiales en las películas de desastres, sino que también podrían ayudar a proteger las regiones costeras. Para simulaciones más realistas de mociones de fluidos, los investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) han desarrollado un nuevo método que también tiene en cuenta la interacción con el aire. El enfoque es tan eficiente que los cálculos de movimientos de onda complejos se pueden llevar a cabo con computadoras estándar.
Una ola se rompe en la orilla, enviando salpicaduras de agua y rociado y creando remolinos en el aire circundante. Sin embargo, la simulación digital de esta ocurrencia natural cotidiana es cualquier cosa menos rutina. Los métodos de gráficos de computadora anteriores se centraron en el agua y descuidaron la interacción con el aire. Los efectos como el aerosol y la espuma se representaron en forma simplificada, lo que resultó en diferencias visibles entre la simulación y la realidad.
“Ahora hemos logrado desarrollar un proceso que incorpore ambas fases, agua y aire, igual. A través de esta simulación de dos fases, como lo llamamos, también podemos representar detalles como aerosoles y remolinos en el aire de manera mucho más realista que en enfoques pasados”, dice Nils Thuery, profesor de simulación basada en física.
Crédito: Universidad Técnica de Munich
Minimizar la potencia informática mientras maximiza la precisión
En su estudiar Publicado en transacciones ACM en gráficos, el límite entre el aire y el agua no se reconstruye como una superficie fija, sino más bien como una zona de transición continua. Para hacerlo, los investigadores aplicaron un método híbrido que incorpora una simulación de cuadrícula y partículas.
Mientras que la simulación de la cuadrícula calcula las propiedades físicas, como la velocidad y la presión, la simulación de partículas captura el movimiento y la distribución del fluido. La simulación se adapta dinámicamente a la complejidad del movimiento de la onda y se refina en áreas donde se produce el mayor movimiento, por ejemplo, en la zona de pulverización de una onda de ruptura. Al mismo tiempo, el sistema conserva los recursos en áreas menos activas.
“Al centrar nuestra simulación solo en ciertas áreas, ahorramos una gran cantidad de potencia informática y también podemos calcular eficientemente los movimientos de onda altamente complejos con miles de millones de partículas y células de cuadrícula en un sistema estándar”, dice Bernhard Braun, primer autor y candidato doctoral en la profesión de simulación basada en física. “Al mismo tiempo, este enfoque nos ha permitido simplificar el cálculo de la diferencia de presión entre el aire y el agua. Esto siempre ha sido un gran desafío en la simulación de dos fases”.
La simulación de fluidos no solo es importante en las películas de gran presupuesto. También tiene aplicaciones potenciales en campos como oceanografía. A través de la simulación de ondas altas o incluso fallas en la presa, podría ayudar a proporcionar una mejor protección de las regiones costeras contra inundaciones u otros eventos climáticos extremos.
Más información: Bernhard Braun et al, FLIP de campo de fase adaptativo para simulación de fluidos de dos fases a gran escala, transacciones ACM en gráficos (2025). Doi: 10.1145/3730854
Proporcionado por la Universidad Técnica de Munich
Cita: el modelo de dos fases incorpora interacciones con el aire para facilitar la simulación realista de fluidos (2025, 15 de agosto) Recuperado el 15 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-fase-incorporates-interacciones-air-Realistic.html
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