Animation de structures déformables et modélisation des interactions avec un fluide basées sur des modèles physiques

Discipline

Informatique

Classification

Informatique

Mots-clés libres

modèles et modélisation, algorithmes, simulation numérique, mécanique des fluides, infographie, équations différentielles

Mots-clés

Lagrange, équations de - Thèses et écrits académiques,

Interaction fluide-structure - Thèses et écrits académiques,

Infographie - Thèses et écrits académiques,

Intégration numérique - Thèses et écrits académiques,

Stabilité - Thèses et écrits académiques

Je présente dans cette thèse des travaux concernant la simulation d'interactions entre un fluide et des membranes déformables. Ce sujet ne manque pas d'applications puisque l'interaction d'un fluide avec des feuilles, des tissus ou même des nageoires de poisson est un scénario courant. Pourtant, peu de travaux en synthèse d'images se sont intéressés à reproduire ce phénomène. Pour ce faire, je propose un algorithme de réaction de contacts entre un fluide Lagrangien et une membrane déformable qui est indépendant du pas d'intégration temporelle. Afin de pallier les artefacts visuels dus à des triangles, issus du processus d'extraction de surface du fluide, qui passent au travers de la membrane lors d'interactions, je présente une technique qui projette la portion de volume erronée le long de la membrane. De plus, une paramétrisation intuitive de coefficients hétérogènes de friction sur une surface est exposée. Je présente également deux modèles d'optimisation. Le premier modèle propose de filtrer les vitesses de particules calculées par une méthode explicite afin de réduire la forte contrainte sur le pas d'intégration temporelle. Des analyses fréquentielles permettent de quantifier cette réduction. Le deuxième modèle est une structure de subdivision spatiale dynamique qui détermine efficacement le voisinage d'un point et d'un triangle. Cette structure a pour but de réduire les temps de calculs des processus de détermination du voisinage pour les fluides Lagrangiens, mais aussi ceux de la détection de collisions et enfin ceux de l'extraction de surface.