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Animação de fluidos via autômatos celulares e sistemas de partículas / Fluid animation by cellular automata and particles systems

Adilson Vicente Xavier 04 August 2006 (has links)
Nas últimas décadas, observou-se um interesse crescente por aplicações de técnicas de dinâmica de fluidos na geração de efeitos visuais para a indústria cinematográfica e de jogos eletrônicos. Estas aplicações fazem parte da chamada Animação Computacional de Fluidos; a qual é uma área multidisciplinar, envolvendo também conceitos e métodos em computação gráfica e visualização científica. Nesta área, uma vez resolvidas numericamente as equações de fluidos, passa-se à fase de rendering, onde técnicas de visualização são aplicadas sobre os campos gerados, com o objetivo de criar efeitos visuais, tais como transparência, imagens refletidas na superfície de um líquido, ou mesmo, efeitos especiais que incluem deformação de paisagens, incêndios, etc. O métodos de Diferenças Finitas é o mais tradicional em trabalhos de animação de fluidos em computação gráfica. Nos últimos anos, porém, métodos baseados em sistemas de partículas, e livres de malhas, tais como o Smoothed Particle Hydrodinamics (SPH), foram utilizados na tentativa de resolver limitações inerentes aos métodos baseados em malhas. Por outro lado, métodos baseados em uma classe de autômatos celulares (AC), cuja evolução imita um sistema de partículas, vêm sendo também estudados como uma alternativa ao uso de equações diferenciais parciais e métodos numéricos para simulação de fluidos. Nesta tese, são estudados os aspectos teóricos e práticos da animação computacional de fluidos para computação gráfica, utilizando autômatos celulares e SPH. São propostos dois modelos para animação de sistemas bifásicos (gás-líquido, por exemplo), um deles baseado em SPH e AC, e um segundo totalmente baseado em AC. Finalmente, descrevemos um aplicativo, desenvolvido no âmbito desta tese, para animação de fluidos via AC. / The past two decades showed a rapid growing of physically-based modeling of fluids for computer graphics applications. Techniques in the field of Computational Fluid Dynamics (CFD) have been applied for realistic fluid animation for virtual surgery simulators, computer games and visual effects. In this approach, since the equation is solved numerically the next step is the rendering. A majority of fluid animation methods in computer graphics rely on a top down viewpoint that uses 2D/3D mesh based approaches motivated by the Eulerian methods of Finite Element (FE) and Finite Difference (FD), in conjunction with Navier-Stokes equations of fluids. Recently mesh-free methods like Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) have been applied. On the other hand, cellular automata (CA) are discrete models based on point particles that move on a lattice, according to suitable and simple rules in order to mimic a fully molecular dynamics. Such bottom-up framework needs low computational resources for both the memory allocation and the computation itself. In this work, we study the theoretical and practice aspects for computational animation of fluids in computer graphics, using cellular automata and SPH. We propose two models for animation of two-phase systems (e.g. gas-liquid), one based on SPH and CA and another only on CA. Finally, we describe a software developed in the context of this thesis for animation of fluids by CA.
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Uso de metamodelos na evolução diferencial para problemas envolvendo simulações de alto custo computacional / Use of metamodels in the differential evolution to problems envolving comptational high cost simulations

Silva, Eduardo Krempser da 30 June 2014 (has links)
Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:26Z No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T15:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In several situations, discontinuities and di_culties in the use of derivatives, as well as the presence of discrete or mixed design variables make the application of classic optimization methods less attractive. These dificulties suggest the application of population-based metaheuristics, and specially those with natural inspiration. Among them, we are interested in the so called Diferential Evolution (DE), which has obtained good results in the literature. Despite of the quality of solutions obtained by DE in several optimization problems, DE cannot be used when the solution evaluation involves a computational expensive simulation. Therefore, even considering the continuous improvement of computational power in recent decades with a cost reduction, the application of metaheuristics such as DE, is deficient in the mentioned cases due to the large number of evaluations/simulations required to obtain a solution. In this context, the application of metamodels, or surrogate models, together with metaheuristics has received a growing attention of researchers of several areas. The metamodels generate a computational model which is simpler to be used in parts of the optimization process, replacing the original model. Its construction is based in previously obtained simulation results during the current optimization process. This work presents a new application strategy of metamodels within DE, which allows for computational cost reduction, besides providing a mechanism to alleviate the user of the variant parameter definition, one of most important definitions in DE. The work presents also an evaluation of di_erent local approximation models used as metamodel in the proposed scheme. Finally, some improvements are proposed by means of Design of Experiments (DoE) techniques and the adaptive selection of metamodel parameters; the DoE are applied aiming for the best way to select the next points to be evaluation and, consequently, generating a better final solution with a lower cost. The other proposed use of Adaptive Operator Selection mechanism is to select the number of radial basis used in the Radial Basis Function Networks applied as metamodel. / Em várias situações de interesse, descontinuidades e dificuldades severas no uso de derivadas, bem como variáveis de projeto discretas ou mistas tornam a aplicação de métodos clássicos de otimização pouco atraentes. Essas dificuldades sugerem o emprego de meta-heurísticas populacionais, em especial as de inspiração natural. Dentre estas estamos interessados na chamada Evolução Diferencial (DE), que tem apresentado bons resultados na literatura. Apesar da qualidade das soluções obtidas pela aplicação da DE nos mais diversos problemas de otimização, seu uso mostra-se proibitivo quando a avaliacão de uma solução candidata envolve uma simulação computacionalmente cara. Portanto, mesmo considerando que se observa nas ultimas décadas um contínuo processo de evolução da capacidade de processamento e a redução de seu custo, a aplicação de meta-heurísticas, tais como a DE, ainda e deficiente para os casos de interesse devido ao grande número de avaliações/simulações necessárias para obtenção da solução. Nesse contexto, a aplicação de metamodelos em conjunto com meta-heurísticas tem recebido uma crescente atenção dos pesquisadores de diversas áreas. Os metamodelos fornecem um modelo computacionalmente mais simples a ser utilizado em parte do processo de otimização em substituição ao modelo original. Para sua construção vale-se dos resultados das simulações previamente realizadas durante o próprio processo de otimização. Este trabalho apresenta uma estratégia de aplicação de metamodelos na DE, o qual permite a redução do custo computacional envolvido, além de valer-se de um mecanismo capaz de evitar a seleção a priori, por parte do usuário, de um dos mais importantes parâmetros da DE, a variante a ser utilizada. O trabalho apresenta ainda uma avaliação do uso de diferentes modelos de aproximação local como metamodelos para o esquema proposto. Apresentam-se também aprimoramentos da proposta por meio da aplicação de técnicas de Desenho de Experimentos (DoE) e a seleção automática do parâmetro do metamodelo. O DoE é aplicado visando uma melhor seleção dos pontos a serem exatamente avaliados e, consequentemente, melhorando a solução final com um menor custo computacional. Uma outra proposta, que será apresentada no final do trabalho, utiliza um mecanismo de adaptação de operadores para a seleção do número de bases de função radial da Rede de Funções de Base Radial considerada como metamodelo ao final do trabalho.
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Estudo de configurações de modelos híbridos de ilhas para obtenção de uma ou mais soluções em otimização via meta-heurísticas / Study of configurations of hybrid island models for one or more solutions achievement in optimization via metaheuristics

Magalhães, Thiago Tavares 02 March 2016 (has links)
Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-12-13T16:05:44Z No. of bitstreams: 1 Thiago Tavares Magalhães - Estudo de configurações de modelos.pdf: 5946560 bytes, checksum: 7262f9bab0cb6698f3f33dc1183bf938 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-12-13T16:05:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Thiago Tavares Magalhães - Estudo de configurações de modelos.pdf: 5946560 bytes, checksum: 7262f9bab0cb6698f3f33dc1183bf938 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-13T16:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thiago Tavares Magalhães - Estudo de configurações de modelos.pdf: 5946560 bytes, checksum: 7262f9bab0cb6698f3f33dc1183bf938 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Optimization is a permanent subject for research, aiming to provide solutions that improve the utilization of resources and activities of various kinds. Due to the advances in distributed computational processing architectures, analysis and suggestion of parallelizable techniques for treatment of problems has been increasingly highlighted. Among them, the model known as ``island model'', which proposes the achievement of better optimized results in shorter execution time,and brings in a new set of parameters and possibilities, deserves special attention. Thus, this work presents interconnected sets of experiments and proposals that complement the literature concerning 1) the possibilities of model hybridization and the best strategies for hybridization, 2) the study of the parameter known as ``migration policy'' and its influence on diversification and exploitation, and 3) the applicability of the model and of the different implemented migration policies in the context of optimization aiming at several optima. In this way, this work joins the knowledge from the literature and experiments and suggestions that are not founded in previous researches. From these results it is expected that new implementations or applications of island hybrid models for optimization via metaheuristics, aiming at one or more optima, can be more efficiently developed. / A otimização é tema constante de estudo, visando prover soluções que melhorem o aproveitamento de recursos ou atividades de inúmeras naturezas. Com o avanço das arquiteturas distribuídas de processamento computacional, a análise e a sugestão de técnicas paralelizáveis para a resolução de problemas tem recebido cada vez mais destaque. Dentre estas, destaca-se o modelo conhecido como "modelo de ilhas", que propõe a obtenção de resultados mais otimizados em menor tempo de execução, trazendo consigo um novo conjunto de parâmetros e de possibilidades. Assim, este trabalho traz conjuntos interligados de experimentos e propostas que complementam a literatura sobre 1) possibilidades de hibridização do modelo e melhores estratégias de hibridização, 2) o estudo do parâmetro conhecido como ``política de migração'' e as suas influências com respeito à diversificação e especificação e 3) a aplicabilidade do modelo e das diferentes políticas de migração testadas no contexto da otimização visando vários ótimos. Dessa forma, este trabalho alia o conhecimento da literatura a experimentos e sugestões não encontrados em trabalhos anteriores. A partir destes resultados espera-se que novas implementações ou aplicações de modelos de ilha híbridos para otimização via meta-heurísticas, visando um ou vários ótimos, possam ser desenvolvidos de maneira mais eficiente.
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Um problema inverso na modelagem da difusão do calor / An inverse problem in modeling the diffusion of heat

Jhoab Pessoa de Negreiros 24 August 2010 (has links)
O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par- cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico (problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas regressivas maquiadas. / This work deals with an inverse problem for the heat diusion in a bar of size L. This one-dimensional phenomenum is modeled by the parabolic partial dierential equation ut = uxx, known as the heat diusion equation. The classic problem (Direct Problem) involves this equation coupled to a set of constraints { initial and boundary conditions { in such a way as to guarantee a unique solution for it. The inverse problem hereby considered may be described in the following way: at one bar extreme point the temperature is un- known, but it is given at a xed interior point for all time. Three nite dierence algorithms (backward dierences, leap-frog, disguised backward dierences) are proposed and tested to approximate solutions for this problem. Keywords: Diusion equation. Finite dierences. Inverse problem.
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Objeto de aprendizagem como ferramenta de modelagem computacional exploratÃria aplicada ao ensino de fÃsica / Learning object as a modeling tool applied to exploratory computational physics education

Francisco Herbert Lima Vasconcelos 02 October 2008 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Pesquisas em InformÃtica Educativa demonstram novas possibilidades no desenvolvimento e na aprendizagem de conceitos fÃsicos mediados por ambientes computacionais. Recursos como a simulaÃÃo e a animaÃÃo interativa permitem aos alunos uma melhor construÃÃo de conceitos e novas formas de representaÃÃo mental do modelo fÃsico explorado. Dentre os ambientes computacionais desenvolvidos atualmente, destacam-se os Objetos de Aprendizagem (OA). Apenas a utilizaÃÃo de tais recursos nÃo garante melhoria da qualidade no processo de aprendizagem. à necessÃrio o desenvolvimento de metodologias de utilizaÃÃo destes recursos computacionais voltados para a EducaÃÃo. O presente estudo investigou como OA podem contribuir para a compreensÃo de conceitos fÃsicos e como os alunos avaliam sua utilizaÃÃo para a aprendizagem em FÃsica. Foi realizado um experimento de campo em uma escola PÃblica de Fortaleza, Cearà â Brasil, com alunos do Ensino MÃdio durante a realizaÃÃo de atividades de modelagem computacional. Os dados foram coletados por meio de um dossià avaliativo desenvolvido para esta pesquisa. O estudo concluiu que os alunos superam algumas dificuldades na compreensÃo de conceitos fÃsicos e que diante de uma situaÃÃo nova, que foi propositalmente explorada no ambiente computacional durante esta pesquisa, alguns problemas de concepÃÃo de conceitos em fÃsica sÃo detectados. Os resultados do estudo apontam a viabilidade de tais metodologias como elementos mediadores no Ensino de FÃsica, em especial na compreensÃo do Efeito fotoelÃtrico / Researches in the field of Computers in Education demonstrate new possibilities in the development and learning of Physics concepts mediated by computer environments. Resources such as animation and interactive simulation allow the construction of concepts and new forms of mental representation of Physics models by students. Learning Objects (LO) are one of the most used computer learning environments. Just the use of such resources does not guarantee improvement in the learning process. The current study investigated how these objects can contribute to the understanding of Physics concepts and how students evaluate the use of such resources for the learning of Physics. The study was conducted at a public school in Fortaleza, Cearà â Brasil, with High School students while conducting computational modeling activitities. Data were collected through the application of an evaluation questionnaire developed for the research. The study concluded that students overcome some difficulties in understanding concepts of Physics and that before a new situation, which was purposely used in the computational environment for this research; some difficulties in the understanding of Physics concepts are detected. The results also indicate the feasibility of such methods as mediating elements in the teaching of Physics, especially in understanding of the photoelectric effect
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Uma estrat?gia de investimento baseada no padr?o de diverg?ncia no indicador de an?lise t?cnica MACD

Martins, Marcus Vinicius Araujo 23 July 2015 (has links)
Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2015-10-07T21:48:06Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o de Mestrado - Marcus Vinicius Araujo Martins.pdf: 17313212 bytes, checksum: c8f53c6ca71e9fd04eb76a8bfaa1f1a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T21:48:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o de Mestrado - Marcus Vinicius Araujo Martins.pdf: 17313212 bytes, checksum: c8f53c6ca71e9fd04eb76a8bfaa1f1a1 (MD5) Previous issue date: 2015-07-23 / This dissertation includes the implementation of an investment strategy using the divergence pattern of Technical Analysis indicator MACD. This pattern, when it occurs in historical price series indicate trend reversals and thus signal moments of buying and selling of shares, within the so-called Capital Markets. An investment strategy composed of a pattern detection algorithm divergence of the MACD indicator was implemented and applied to several historical series of american stock prices considering trade volumes, popularity of the company, price volatility and their comparison with returns on random dates market entrance. In addition, a stock portfolio composed of the higher volume trading and more volatile stocks was implemented. These tests considered the period from 2003 to 2013. Another test on definite trend moments and not definite considered the interval from 2000 to 2013. Overall, all the tests and simulations, were obtained positive returns on investments based on past prices using a strategy when compared with simple strategies such as buy a stock and hold it till the end of the period, or in comparison with major indexes in the US market. One can conclude, therefore, that the divergence pattern of the MACD indicator was able to predict reversals trends in stock prices used as reference during the period. / Esse trabalho contempla a implementa??o de uma estrat?gia de investimento utilizando o padr?o de diverg?ncia do indicador de An?lise T?cnica MACD. Esse padr?o, quando ocorre em s?ries hist?ricas de pre?os, indicam revers?es de tend?ncia e, dessa forma, sinalizam momentos de compra e venda de a??es, dentro do que se chama Mercado de Capitais. Uma estrat?gia de investimento composta por um algoritmo de detec??o do padr?o de diverg?ncia do indicador MACD foi implementada e aplicada a diversas s?ries hist?ricas de pre?os de a??es americanas, considerando volume de negocia??es, popularidade da empresa, volatilidade dos pre?os e comparativos com retornos por datas aleat?rias de entrada no mercado. Al?m disso, foi implementada uma carteira de a??es composta pelas empresas de maior volume de negocia??o e volatilidade de pre?os. Esses testes consideraram o per?odo de 2003 a 2013. Outro teste, sobre momentos de tend?ncia definida e n?o definida considerou o intervalo de 2000 a 2013. No geral, em todos os testes e simula??es, foram obtidos retornos positivos sobre investimentos baseados em pre?os passados utilizando a estrat?gia, quando comparado com estrat?gias simples como comprar uma a??o e mant?-la at? o fim do per?odo, ou na compara??o com principais ?ndices do mercado americano. Pode-se concluir, portanto, que o padr?o de diverg?ncia do indicador MACD foi capaz de prever revers?es de tend?ncias nos pre?os das a??es utilizadas como refer?ncia no per?odo considerado.
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Aplicação de técnicas de controle a sistemas de produção

Lovato, Adalberto 08 1900 (has links)
Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-21T14:06:41Z No. of bitstreams: 1 129793.pdf: 2805092 bytes, checksum: fa776da45782fe8cecd2684ed964c324 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T14:06:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 129793.pdf: 2805092 bytes, checksum: fa776da45782fe8cecd2684ed964c324 (MD5) Previous issue date: 1972-08 / CNPq / COPPETEC / Verifica-se neste trabalho a aplicabilidade de técnicas de controle ótimo a modelos dinâmicos de sistemas de produção. Faz-se uso do princípio do máximo de Pontryagin. São apresentadas algumas interpretações do princípio do máximo e são feitas aplicações a modelos de dinâmica industrial. Verifica-se a complexidade das computações necessárias para encontrar o controle ótimo de sistemas de produção. Para os casos lineares é apresentado um método que transforma o problema de controle num problema de programação matemática. O método é baseado na Programação Linear Generalizada. Consegue-se então um algoritmo hierarquizado de dois níveis que torna mais fácil a solução de problemas de controle ótimo de sistemas lineares. / Verify the applicability of optimal control techniques to dynamic models of production systems. Pontryagin's maximum principle is used. Some interpretatios are given and some applications of the maximum principle to Industrial Dynamics models are made. It is verified the great amount of difficulties one has in applying optimal control techniques to production systems. For linear models a method is presented that transforms a control problem into a mathematical programming problem. This method is based on Generalized Linear Programming. A two levels hierarchized algorithm is obtained that makes easier the application of optimal control to linear systems.
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Uma aplicação de programação inteira: ocupação ótima de uma instalação

Chaves, Oswaldo Nelson 10 1900 (has links)
Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-28T18:00:15Z No. of bitstreams: 1 134217.pdf: 2137320 bytes, checksum: 8b9543f70c912a6df3ab40fa119eb001 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T18:00:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 134217.pdf: 2137320 bytes, checksum: 8b9543f70c912a6df3ab40fa119eb001 (MD5) Previous issue date: 1973-10 / Fornece metodologias alternativas para enquadramento do problema da ocupação funcional de instalações numa empresa. Desenvolve modelos determinísticos na área de Programação Quadrática e Programação Linear Mista, bem como um algoritmo específico de resolução do problema, através dos métodos de Enumeração Implícita. Incorpora, ainda, programas computacionais de montagem desses modelos, em paralelo com o desenvolvimento de rotina de “Branch and Bound”, para resolução do PPLI a partir do Simplex Primal (duas fases). / Offer alternative methodologies for solving the problem of functional occupation of the physical facilities existing in a building. Deterministic models for “Quadratic Programming” and “Mixed Programming”, as well as especific algorithm for solving the problem through the “Implicit Enumeration” method were developed. Computer programs for the stablishment of these models, as well as routine of Branch and Bound for "MP" solving starting from Simplex Primal were also studied.
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Um problema inverso na modelagem da difusão do calor / An inverse problem in modeling the diffusion of heat

Jhoab Pessoa de Negreiros 24 August 2010 (has links)
O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par- cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico (problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas regressivas maquiadas. / This work deals with an inverse problem for the heat diusion in a bar of size L. This one-dimensional phenomenum is modeled by the parabolic partial dierential equation ut = uxx, known as the heat diusion equation. The classic problem (Direct Problem) involves this equation coupled to a set of constraints { initial and boundary conditions { in such a way as to guarantee a unique solution for it. The inverse problem hereby considered may be described in the following way: at one bar extreme point the temperature is un- known, but it is given at a xed interior point for all time. Three nite dierence algorithms (backward dierences, leap-frog, disguised backward dierences) are proposed and tested to approximate solutions for this problem. Keywords: Diusion equation. Finite dierences. Inverse problem.
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Animação de fluidos via autômatos celulares e sistemas de partículas / Fluid animation by cellular automata and particles systems

Xavier, Adilson Vicente 04 August 2006 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 115092 bytes, checksum: 8c6ec19160c941d82efcb1e4536bf57c (MD5) Previous issue date: 2006-08-04 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / The past two decades showed a rapid growing of physically-based modeling of fluids for computer graphics applications. Techniques in the field of Computational Fluid Dynamics (CFD) have been applied for realistic fluid animation for virtual surgery simulators, computer games and visual effects. In this approach, since the equation is solved numerically the next step is the rendering. A majority of fluid animation methods in computer graphics rely on a top down viewpoint that uses 2D/3D mesh based approaches motivated by the Eulerian methods of Finite Element (FE) and Finite Difference (FD), in conjunction with Navier-Stokes equations of fluids. Recently mesh-free methods like Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) have been applied. On the other hand, cellular automata (CA) are discrete models based on point particles that move on a lattice, according to suitable and simple rules in order to mimic a fully molecular dynamics. Such bottom-up framework needs low computational resources for both the memory allocation and the computation itself. In this work, we study the theoretical and practice aspects for computational animation of fluids in computer graphics, using cellular automata and SPH. We propose two models for animation of two-phase systems (e.g. gas-liquid), one based on SPH and CA and another only on CA. Finally, we describe a software developed in the context of this thesis for animation of fluids by CA. / Nas últimas décadas, observou-se um interesse crescente por aplicações de técnicas de dinâmica de fluidos na geração de efeitos visuais para a indústria cinematográfica e de jogos eletrônicos. Estas aplicações fazem parte da chamada Animação Computacional de Fluidos; a qual é uma área multidisciplinar, envolvendo também conceitos e métodos em computação gráfica e visualização científica. Nesta área, uma vez resolvidas numericamente as equações de fluidos, passa-se à fase de rendering, onde técnicas de visualização são aplicadas sobre os campos gerados, com o objetivo de criar efeitos visuais, tais como transparência, imagens refletidas na superfície de um líquido, ou mesmo, efeitos especiais que incluem deformação de paisagens, incêndios, etc. O métodos de Diferenças Finitas é o mais tradicional em trabalhos de animação de fluidos em computação gráfica. Nos últimos anos, porém, métodos baseados em sistemas de partículas, e livres de malhas, tais como o Smoothed Particle Hydrodinamics (SPH), foram utilizados na tentativa de resolver limitações inerentes aos métodos baseados em malhas. Por outro lado, métodos baseados em uma classe de autômatos celulares (AC), cuja evolução imita um sistema de partículas, vêm sendo também estudados como uma alternativa ao uso de equações diferenciais parciais e métodos numéricos para simulação de fluidos. Nesta tese, são estudados os aspectos teóricos e práticos da animação computacional de fluidos para computação gráfica, utilizando autômatos celulares e SPH. São propostos dois modelos para animação de sistemas bifásicos (gás-líquido, por exemplo), um deles baseado em SPH e AC, e um segundo totalmente baseado em AC. Finalmente, descrevemos um aplicativo, desenvolvido no âmbito desta tese, para animação de fluidos via AC.

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