We propose a unified volumetric combustion simulator that supports general wooden structures capturing the multi-phase combustion of charring materials. Complex geometric structures can conveniently be represented in a voxel grid for the effective evaluation of volumetric effects. In addition, a signed distance field is introduced to efficiently query the surface information required to compute the insulating effect caused by the char layer. Non-charring materials such as acrylic glass or non-combustible materials such as stone can also be modeled in the simulator. Adaptive data structures are utilized to enable memory-efficient computations within our multiresolution approach. The simulator is qualitatively validated by showcasing the numerical simulation of a variety of scenes covering different kinds of structural configurations and materials. Two-way coupling of our combustion simulator and position-based dynamics is demonstrated capturing characteristic mechanical deformations caused by the combustion process. The volumetric combustion process of wooden structures is further quantitatively assessed by comparing our simulated results to sub-surface measurements of a real-world combustion experiment.


翻译:我们提出了一种统一的体燃烧模拟器,支持捕捉炭化材料多相燃烧过程的广义木质结构。复杂几何结构可方便地以体素网格表示,从而有效评估体效应。此外,引入符号距离场以高效查询计算炭层隔热效应所需的表面信息。该模拟器同样支持亚克力玻璃等非炭化材料及石材等不可燃材料的建模。通过采用自适应数据结构,我们的多分辨率方法实现了内存高效计算。通过展示涵盖不同结构配置与材料类型的多样化场景数值模拟,对模拟器进行了定性验证。演示了燃烧模拟器与基于位置动力学的双向耦合,捕捉了燃烧过程引起的特征性机械形变。通过将模拟结果与实际燃烧实验的亚表面测量数据对比,进一步对木质结构的体燃烧过程进行了定量评估。

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