Implementierung einer parallelen partikelbasierten Fluidsimulation

Karoline Busse, Leibniz Universität Hannover, bachelor thesis
02/2012

Ein gängiges Modell zur Fluidsimulation stellen die Navier-Stokes Gleichungen dar. Diese nicht linearen partiellen Differentialgleichungen lassen sich mittels verschiedener Diskretisierungsmethoden lösen, von denen einige auf Grids oder Dreiecks-Meshs arbeiten. Andere verfolgen einen Partikelansatz, wie die Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Methode.  Das SPH Verfahren bietet dabei im Echtzeitbereich einige Vorteile. Aufgrund der Struktur des SPH Verfahrens ist es möglich interaktive Simulationen zu schaffen die auch visuell ansprechend sind.

Die Berechnung der kontinuierlichen Parameter im SPH Verfahren geschieht über sogenannte Smoothing Kernels. Diese ermöglichen das effiziente Berechnen des Druckes in jedem Raumpunkt, wenn die Nachbarschaft eines jeden Partikels schnell bestimmt werden kann. Dies geschiet üblicherweise über ein Spacial Hashing mit dem es möglich ist Fluide mit einigen tausend Partikeln zu simulieren.

In dieser Arbeit soll, unter der Verwendung von Grafikhardware, die mögliche Anzahl an Partikeln durch Parallelisierungstechniken erhöht werden. Dabei soll die Parallelisierung mit OpenCL umgesetzt werden, um auch mögliche Portierungen auf andere Plattformen zu erleichtern.

Kontakt: Maximilian Klein