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Método facilita a simulação realística da movimentação de grandes quantidades de água
16 de agosto de 2025, 14:49

Fonte

Julia Rinner, Centro de Comunicação Corporativa da Universidade Técnica de Munique

Publicação Original

Universidade Técnica de Munique

Áreas

Biofísica, Computação, Modelagem Matemática, Monitoramento Ambiental, Oceanografia, Simulação Computacional

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Resumo

Uma onda quebrando na praia, lançando respingos de água e criando redemoinhos no ar ao seu redor. Simular essa realidade física em computador é uma tarefa bastante complexa.

Métodos anteriores de simulação computacional de fluidos tinham foco apenas na água e negligenciavam a interação com o ar. Efeitos como borrifos d’água e formação de espuma eram representados de forma simplificada, resultando em diferenças sensíveis entre a simulação e a realidade.

“Conseguimos agora desenvolver um processo que incorpora ambas as fases – água e ar – igualmente. Por meio dessa simulação bifásica, como a chamamos, também podemos representar detalhes como aerossóis e redemoinhos no ar de forma muito mais realista do que em abordagens anteriores”, afirmou o Dr. Nils Thuerey, professor de Simulação Baseada em Física da Universidade Técnica de Munique (TUM), na Alemanha.

No estudo, a fronteira do sistema bifásico entre o ar e a água não é reconstruída como uma superfície fixa, mas sim como uma zona de transição contínua. Para isso, os pesquisadores aplicam um método híbrido que incorpora uma grade e a simulação de partículas.

Enquanto a simulação de grade calcula propriedades físicas como velocidade e pressão, a simulação de partículas captura o movimento e a distribuição do fluido. A simulação se adapta dinamicamente à complexidade do movimento das ondas e se aprimora em áreas onde ocorre o maior movimento – por exemplo, na zona de pulverização de uma onda de arrebentação. Ao mesmo tempo, o sistema conserva recursos computacionais em áreas menos ativas.

“Ao concentrar nossa simulação apenas em determinadas áreas, economizamos bastante poder computacional e também podemos calcular com eficiência movimentos de ondas altamente complexos com bilhões de partículas e células de grade em um sistema padrão”, afirmou Bernhard Braun, primeiro autor do estudo e doutorando na área de Simulação Baseada em Física da TUM. “Ao mesmo tempo, essa abordagem nos permitiu simplificar o cálculo da diferença de pressão entre o ar e a água. Isso sempre foi um grande desafio na simulação bifásica.”

A simulação de fluidos em larga escala tem aplicações potenciais em áreas como a oceanografia, por exemplo. Por meio da simulação de ondas altas ou até mesmo falhas em barragens, isso poderia ajudar a fornecer melhor proteção às regiões costeiras contra inundações ou outros eventos climáticos extremos.

O estudo foi publicado na revista científica ACM Transactions on Graphics.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Nils Thuerey

Professor de Simulação Baseada em Física da Universidade Técnica de Munique (TUM)

Bernhard Braun

Doutorando na área de Simulação Baseada em Física da Universidade Técnica de Munique (TUM)

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica ACM Transactions on Graphics (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

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