محاكاة التآكل السطحي للجسيمات

ملاحظة: يمكن العثور على كود المصدر الكامل للمشروع ، بالإضافة إلى توضيحات حول استخدامه وقراءته ، على Github [ هنا ].

التنفيذ

• نقوم بإنشاء جسيم عند نقطة عشوائية على السطح.
• تتحرك / تنزلق على طول السطح باستخدام الميكانيكا الكلاسيكية القياسية (سنتحدث عنها أدناه)
• نقوم بنقل المادة / الرواسب بين السطح والجسيمات (هذا موضح أدناه)
• نقوم بتبخر جزء من الجسيم
• إذا كان الجسيم خارج الخريطة أو صغيرًا جدًا ، فعليك تدميره
• كرر العملية مع العدد المطلوب من الجسيمات.

ملاحظة: تم شرح معلمات النظام في القسم المقابل. الأهم هو عامل الخطوة الزمنية dt، الذي يقيس جميع المعلمات بشكل متناسب. هذا يسمح لنا بزيادة تردد المحاكاة (على حساب زيادة الضوضاء) دون تغيير المقياس النسبي للمعلمات. يمكن رؤية ذلك في الكود أدناه.

حبيبات

struct Particle{
  //Construct particle at position _pos
  Particle(glm::vec2 _pos){ pos = _pos; }

  glm::vec2 pos;
  glm::vec2 speed = glm::vec2(0.0); //Initialize to 0

  float volume = 1.0;   //Total particle volume
  float sediment = 0.0; //Fraction of volume that is sediment!
};

ملاحظة: في حال لم تكن على دراية بمكتبة GLM: أستخدمه لإجراء عمليات المتجه.

الحركة: الميكانيكا الكلاسيكية

ملاحظة: تشير الأحرف الغامقة إلى أن القيمة متجه.

//... particle "drop" was spawned above at random position

glm::ivec2 ipos = drop.pos; //Floored Droplet Initial Position
glm::vec3 n = surfaceNormal(ipos.x, ipos.y);  //Surface Normal

//Accelerate particle using classical mechanics
drop.speed += dt*glm::vec2(n.x, n.z)/(drop.volume*density);
drop.pos   += dt*drop.speed;
drop.speed *= (1.0-dt*friction);  //Friction Factor

//...

عملية تكوين الصخور الرسوبية: نقل الكتلة

• كتواتر الانتقال بين المراحل (هنا هو "معدل الترسب")
• المعدل الذي يميل به تركيز القطيرات إلى تركيز التوازن

//...

//Compute Equilibrium Sediment Content
float c_eq = drop.volume*glm::length(drop.speed)*(heightmap[ipos.x][ipos.y]-heightmap[(int)drop.pos.x][(int)drop.pos.y]);

if(c_eq < 0.0) c_eq = 0.0;

//Compute Capacity Difference ("Driving Force")
float cdiff = c_eq - drop.sediment;

//Perform the Mass Transfer!
drop.sediment += dt*depositionRate*cdiff;
heightmap[ipos.x][ipos.y] -= dt*drop.volume*depositionRate*cdiff;

//...

ملاحظة: يتم وصف التغير في التركيز داخل الجسيم بالكامل بواسطة معادلة نقل الكتلة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم مضاعفة التغيير في خريطة الارتفاع في حجم الجسيمات ، لأننا نغيرها بشكل نسبي ليس إلى التركيز ، ولكن إلى الكتلة (يتم ضرب التركيز في الحجم).

الجوانب الأخرى

//...

drop.volume *= (1.0-dt*evapRate);

//...

النتائج

وقت المحاكاة

• الاحتكاك والجمود: سرعة الجسيمات
• حجم الشبكة: احتمالية سقوط الجسيمات من الخريطة.
• معدل التبخر: معدل انقراض الجسيمات

اعمل من أجل المستقبل