Forschende der Technischen Universität München haben eine innovative Methode entwickelt, um die Bewegung von Wasser realistischer zu simulieren, was nicht nur für spektakuläre Spielfilme, sondern auch für den Küstenschutz von Bedeutung ist. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen, die sich auf das Wasser konzentrieren und die Interaktion mit der Luft vernachlässigen, berücksichtigt die neue Zwei-Phasen-Simulation beide Elemente gleichermaßen. Dadurch werden Effekte wie Spritzer, Gischt oder Luftverwirbelungen deutlich realistischer dargestellt, sodass Wellenbewegungen natürlicher wirken.
Die Methode kombiniert eine Rastersimulation, die physikalische Eigenschaften wie Geschwindigkeit oder Druck berechnet, mit einer Partikelsimulation, die die Bewegung und Verteilung der Flüssigkeit erfasst. Anstatt die Grenze zwischen Wasser und Luft als feste Oberfläche zu modellieren, wird ein kontinuierlicher Übergangsbereich simuliert. Die Simulation passt sich dynamisch an die Komplexität der Wellenbewegung an, indem sie sich gezielt auf bewegungsintensive Bereiche wie Gischtzonen konzentriert und in ruhigeren Bereichen Rechenressourcen spart. Dies ermöglicht die Berechnung komplexer Szenen mit Milliarden Partikeln und Rasterzellen selbst auf handelsüblichen Rechnern. Gleichzeitig vereinfacht der Ansatz die Berechnung von Druckunterschieden zwischen Luft und Wasser, die bisher eine große Herausforderung darstellten.
Neben Anwendungen in der Computergrafik für Filme eröffnet die Methode neue Möglichkeiten in der Ozeanographie. Durch realistische Simulationen von hohen Wellen oder Dammbrüchen könnten Küstenregionen künftig besser vor Überschwemmungen und Extremwetterereignissen geschützt werden, indem präzisere Modelle für den Küstenschutz entwickelt werden.
Originalpublikation
Braun, B., Bender, J., Thuerey, N. Adaptive Phase-Field-FLIP for Very Large Scale Two-Phase Fluid Simulation. ACM Trans. Graph (2025). https://doi.org/10.1145/3730854
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