2013 Fiscal Year Research-status Report
ＣＧにおける流体シミュレーションの効率的なフロー制御手法の開発
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25330142
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金井 崇 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (60312261)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流体 / 可視化 / 爆発シミュレーション / プルーム / 巻き込み現象 |
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| Research Abstract |
爆発現象の非圧縮性の側面における上昇する火炎と煙は，プルームと呼ばれる．平成25年度に関しては，主に爆発シミュレーションにおけるプルームの動きや形状を制御するための手法を開発した．
プルームの動きと形状の生成手法に関しては，CGの分野においてはこれまでほとんど研究例がない．そこでまず，プルームが生成される過程における物理現象から，形状や動きを生成するためのモデル化を行った．プルームは，巻き込みと呼ばれる現象により，浮上，膨張，循環の三つの特性が起こることで，プルームの形状が形成されていく．本研究においては，これらの三つの特性を利用してプルームの形状生成モデルを構築することとした．実際には，三つの特性は互いに影響し合うものと考えられるが，ここでは簡単のため，それぞれの特性の相互関係を分離し，独立したものとして扱う．すなわち，それぞれの特性からもたらされるフローを関係式から手続き的に求め，流体シミュレーションと合成することで，プルーム形状を生成する．
また，このプルームの形状生成モデルの評価のために，爆発シミュレーションに関するテスト実装を行った．計算して得られる爆発の動きについて視認し，また，実際の爆発を撮影した動画と比較した結果，必要なリアリティが得られてことを確認した．
つぎに，ここで構築されたモデルに基づき，動きと形状を制御するための手法を開発する．上記の三つの特性のうち，浮上はプルームの上昇速度を，膨張はプルームの大きさを，循環はプルームの形状（扁平率）を変えるための要因となり得る．ここでは，制作者がプルームの動きや形状を簡単に編集できるように，プルームの上昇速度，プルームの大きさ，プルームの扁平率を製作者が指定するパラメータとし，対応する特性のフローの大きさとの関係を実験によって調べることで，より直観的なパラメータとして利用できるようにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の研究計画は，1. プルームの形状生成モデルの構築と評価，2. プルームの動きと形状の制御手法の開発であり，これらに関しては概ね達成できている．ただし，現在の実装において実行時間がかかるため，これらの計算速度の改善に関しては次年度以降の研究として取り組む予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後については，本提案手法が他の流体シミュレーションにも適用できることを示すために，ここでは液体シミュレーションへの適用を行う．なお，液体シミュレーションを高速に行うために，ここではSPH法を用いることにする．また，SPH法は粒子法であり，実際に水の表面を表現するには，表面粒子から水面形状を計算して表示をする必要がある．これらの一連の計算を高速に行うためにGPUを利用した高速な計算手法を開発する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品を購入するには少額であり，次年度の交付金と合わせて使用することにしたため．
次年度の交付金と合わせて，物品費もしくは旅費の一部として使用する．
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Research Products
(4 results)
