Simularea fluidelor este un domeniu al graficii pe computer care utilizează instrumente computaționale de dinamică a fluidelor pentru a modela, anima și vizualiza în mod realist lichide, gaze, explozii și alte fenomene conexe. Având în vedere geometria fluidului și a scenei ca intrare, simulatorul de fluid își modelează comportamentul și mișcarea în timp, ținând cont de multe forțe fizice, obiecte și interacțiuni. Modelarea fluidă este utilizată pe scară largă în grafica computerizată și variază în complexitatea computațională de la calcule de înaltă precizie pentru filme și efecte speciale până la aproximări simple, în timp real , utilizate în principal în jocurile pe computer .
Există mai multe metode concurente pentru modelarea fluidelor, fiecare cu propriile avantaje și dezavantaje. Cele mai comune sunt metodele cu grilă Euler, hidrodinamica particulelor netezite ( în engleză smoothed particle hydrodynamics - SPH ), metodele bazate pe vârtejuri și metoda ecuațiilor Boltzmann latice . Aceste metode au apărut în domeniul dinamicii fluidelor computaționale și au fost adoptate pentru probleme practice din industria graficii pe computer și a efectelor speciale. Principala cerință pentru aceste metode din partea graficii computerizate este plauzibilitatea vizuală. Cu alte cuvinte, dacă spectatorul nu poate observa caracterul nefiresc al animației în timpul vizionării, atunci simularea este considerată satisfăcătoare. În fizică, inginerie și matematică, pe de altă parte, cerințele principale sunt puse pe corectitudinea fizică și acuratețea simulării, și nu pe rezultatul vizual al acesteia.
În grafica computerizată, primele încercări de a rezolva ecuațiile Navier-Stokes în trei dimensiuni au fost făcute în 1996 de Nick Foster și Dimitris Metaxas . Munca lor s-a bazat pe o lucrare anterioară despre dinamica fluidelor computaționale, care a fost publicată în 1965 de Harlow și Welch . Înainte de lucrările lui Foster și Metaxas, multe metode de modelare a fluidelor au fost construite în jurul unor sisteme speciale de particule , tehnici de reducere a dimensionalității (cum ar fi modele 2D pentru apă puțin adâncă, cum ar fi bălțile) și câmpuri de zgomot turbulente semi-aleatorie. În 1999, la SIGGRAPH , Jos Stam a publicat o metodă de așa-numite „fluide stabile” ( Eng . Stable Fluids ), care a folosit o metodă de advecție semi-lagrangiană și integrări implicite de vâscozitate pentru a oferi un comportament fluid necondiționat stabil. Acest lucru a permis modelarea fluidelor cu pași de timp semnificativ mai mari și, în general, a condus la programe mai rapide. Mai târziu, în 2001-2002, această metodă a fost extinsă de către Ron Fedkiw și colaboratorii săi, făcând posibilă procesarea unui model complex de apă într-o scenă 3D folosind metoda Level set .
Cea mai mare contribuție la domeniul modelării fluidelor au avut -o Ron Fedkiw , James F. O'Brien , Mark Carlson , Greg Turk , Robert Bridson ( ing. Robert Bridson ), Ken Myusit ( ing. Ken Museth ) și Jos Stam ( ing . . Jos Stam ).
Mai jos este un set al celor mai cunoscute și utilizate pe scară largă software de simulare a fluidelor.