Modelos híbridos de simulación y visualización interactiva de avalanchas basados en mallas y dinámica de partículas

Resumen

El trabajo de investigación que describe la presente memoria tiene como objetivo diseñar un modelo de visualización de avalanchas adecuado para simulación interactiva. Para ello se emplean técnicas de advección de tex- turas y se propone un método que corrige las distorsiones en las texturas producidas por las discontinuidades que aparecen cuando se simulan flujos granulares. El modelo de visualización requiere el empleo de nuevas técnicas de simulación de materiales granulares que permitan visualizar grandes exten- siones de terreno en tiempos interactivos. Estas técnicas se caracterizan porque generan campos de velocidades que son empleados posteriormente en los modelos de advección. En esta memoria se plantean tres modelos diferentes. El primero de ellos está basado en la discretización en diferen- cias finitas del modelo de desplazamiento de materiales granulares BCRE. Los otros dos presentan una arquitectura híbrida de simulación, que utiliza como base una malla de alturas controlada por el modelo BCRE y modela sobre ésta un sistema de partículas 2D. Ambos modelos híbridos se diferen- cian en el mecanismo de cálculo de fuerzas, utilizando en un caso DEM y en otro SPH. Con el fin de validar la propuesta de visualización y los modelos de si- mulación se han a llevado a cabo un conjunto de experimentos que evalúan la semejanza de los resultados con las propiedades que presentan las ava- lanchas reales. Se presta especial atención a la evolución y expansión de las avalanchas presentadas por los distintos métodos. Destaca la flexibilidad de los modelos híbridos para controlar la velocidad de desplazamiento y ex- pansión de la avalancha generada, además de reproducir efectos de inercias y permitir la aplicación de cualquier algoritmo de detección de colisiones de partículas. Finalmente se realiza un estudio de prestaciones de los modelos de visua- lización y simulación para detectar si cumplen con los requisitos temporales que impone su utilización en aplicaciones interactivas. Se detecta el princi- pal cuello de botella en la parte de visualización, en la que se propone un modelo paralelo que consigue duplicar la resolución de visualización.