कण आधारित सतह कटाव सिमुलेशन

नोट: परियोजना का पूर्ण स्रोत कोड, साथ ही इसके उपयोग और पढ़ने के बारे में स्पष्टीकरण, Github [ यहाँ ] पर पाया जा सकता है ।

कार्यान्वयन

• हम सतह पर एक यादृच्छिक बिंदु पर एक कण बनाते हैं।
• यह मानक शास्त्रीय यांत्रिकी का उपयोग करके सतह के साथ चलता है / स्लाइड करता है (हम उनके बारे में नीचे बात करेंगे)
• हम सतह और कण के बीच पदार्थ / तलछट के स्थानांतरण को अंजाम देते हैं (यह भी नीचे समझाया गया है)
• हम कण का हिस्सा वाष्पित करते हैं
• यदि कण नक्शे के बाहर या बहुत छोटा है, तो इसे नष्ट कर दें
• कणों की वांछित संख्या के साथ प्रक्रिया को दोहराएं।

नोट: सिस्टम पैरामीटर्स को संबंधित सेक्शन में समझाया गया है। सबसे महत्वपूर्ण समय कदम कारक है dt, जो आनुपातिक रूप से सभी मापदंडों को मापता है। यह हमें मापदंडों के सापेक्ष पैमाने को बदले बिना सिमुलेशन की आवृत्ति (बढ़ती शोर की कीमत पर) की अनुमति देता है। इसे नीचे दिए गए कोड में देखा जा सकता है।

कण

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!
};

नोट: यदि आप GLM लाइब्रेरी से परिचित नहीं हैं: मैं इसका उपयोग वेक्टर ऑपरेशन करने के लिए करता हूँ।

आंदोलन: क्लासिक यांत्रिकी

नोट: बोल्ड अक्षरों से संकेत मिलता है कि मूल्य एक वेक्टर है।

//... 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

//...

तलछटी चट्टानों के गठन की प्रक्रिया: बड़े पैमाने पर स्थानांतरण

• चरणों के बीच संक्रमण की आवृत्ति के रूप में (यहाँ यह "बयान दर" है)
• दर जिस पर छोटी बूंद एकाग्रता को संतुलित करती है

//...

//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;

//...

नोट: कण के अंदर एकाग्रता में परिवर्तन पूरी तरह से मास ट्रांसफर समीकरण द्वारा वर्णित है। ऊंचाई के नक्शे में परिवर्तन इसके अलावा कणों की मात्रा से गुणा किया जाता है, क्योंकि हम इसे आनुपातिक रूप से एकाग्रता में नहीं, बल्कि द्रव्यमान में (एकाग्रता को मात्रा से गुणा करते हैं) में बदलते हैं।

अन्य पहलू

//...

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

//...

परिणाम

सिमुलेशन समय

• घर्षण और जड़ता: कण वेग
• ग्रिड आकार: संभावना है कि कण नक्शे से बाहर हो जाएंगे।
• वाष्पीकरण दर: कण विलोपन दर

भविष्य के लिए काम करें