We propose a novel methodology to enhance grid-based fluid animation with pointwise divergence-free velocity interpolation. Our method takes as input a discretely divergence-free staggered grid velocity field generated by a standard pressure projection, and first recovers a consistent corresponding edge-based discrete vector potential in 3D (or node-based stream function in 2D). We interpolate these values to form a pointwise potential, and apply the continuous curl operator to recover a pointwise flow field that is perfectly incompressible. Our method supports irregular geometry through the use of level set-based cut-cells. To recover a smooth and velocity-consistent discrete vector potential in 3D, we employ a sweeping approach followed by a gauge correction that requires a single scalar Poisson solve, rather than a vector Poisson problem. In both 2D and 3D, we show how modified interpolation strategies can be applied to better account for the presence of irregular cut-cell boundaries. Our results demonstrate that our overall proposed Curl-Flow framework produces significantly better particle trajectories that suffer from far fewer spurious sources or sinks, respect irregular obstacles, and better preserve particle distributions over time.


翻译:我们提出一种新的方法,用点偏差零速度内插法加强基于网格的流体动动动。 我们的方法将标准压力投影产生的离散、无差异错开的网格速度字段作为输入, 并首先在 3D (或 2D 中的节点流函数) 中恢复一个一致对应的基于边缘的离散矢量潜能值。 我们将这些值进行内插, 形成点偏差潜能值, 并应用连续的卷轴操作器来恢复一个完全不可压缩的点向流场。 我们的方法支持通过使用水平定基切细胞来进行不规则的几何测量。 为了在 3D 中恢复一个平滑的、 速度一致的离散矢量潜能值, 我们采用了一种全面的方法, 由测量校准后的方法, 要求单卡路尔波森解, 而不是矢量波斯森问题 。 在 2D 和 3D 中, 我们展示如何应用修改的内插策略来更好地说明是否存在不规则的切割边界。 我们的结果显示, 我们提出的整个 Curl- Flow 框架通过使用基于更高得多的粒质偏差的粒度轨道轨道, 轨道轨道, 从而产生更好的粒子轨道轨道轨道轨道轨道, 更好的粒点, 。

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