Pyro —— Understanding how pyro works

目录

Simulation fields

Inside the Pyro Solver

Colliders

Pressure projection

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Simulation fields

        Pyro是纯体积流体解算器，表示流体状态的数据存于各种标量场和矢量场；Smoke Object会创建这些场，且能可视化这些场；

• vel场，表示瞬时速度，管理smoke运动；
• density场，表示烟尘的数量，高密度会更浓；
• temperature场，表示热量的分布，更热气体会由于浮力上升（背后的物理意义是由Ambient Temp (K)和Reference Temp (K)参数控制）；
• flame场，存储反应物的剩余寿命；
• divergence场，表示膨胀和收缩；
• pressure场，包含流体内部压力的辅助标量场；
• collision、collisionvel场，表示碰撞体及其速度；
• active场，表示激活区域（sparse模式时）；

Inside the Pyro Solver

Pyro Solver解算上述场，每子步，执行以下步骤：

• temperature，被扩散（Diffusion）和冷却（cooling）；扩散表示热量从高向低传递，冷却表示热量的损失；
• density、temperature、flame、vel，被驱动，即将运动应用到所有对应的场；
• flame，老化及生成输出，是反应物的剩余寿命，模拟它们的反应；
• density，被消散，随时间降低烟雾密度，逐渐消失；
• Sourcing，被执行，添加新的发射源（如density、temperature）；
• 重置流体款容器，sparse默认时，还会计算active区域；
• 应用力到vel场（如gravity、wind等）；
• 应用浮力buoyancy，由于温度改变vel场；
• 应用粘性viscosity于vel场；
• 应用塑形shape操作，影响运动和外形，包括disturbance、shredding、turbulence；
• 应用自定义力（解算器的第四个端口）；
• Pressure projection被执行，关键步骤，确保子步结束时与目标divergence一致；

Colliders

        烟雾可与其他对象交互（通过将其添加为碰撞体），最简单的方法是Static Object或Deforming Object；另一种方法是，手动引入collision、collisionvel（Populate Containers->Collide with Objects），可更好的控制碰撞速度；

        此两种添加碰撞体的方法，仅在构建collision、collisionvel方式不同；IOP Iterations参数默认为1，如碰撞体过快或烟雾穿过碰撞体，增加此值；

Pressure projection

        是流体模拟中的关键阶段，负责结合流体与碰撞体，对不可压缩产生涡流，及对爆炸的突然快速膨胀；使用Gas Project Non-Divergent Multigrid DOP节点去执行；

        执行pressure projection会考虑divergence场，如没有添加divergence场（divergence为0），流体将是不可压缩或无散度；使速度场无散度，如下：

 

        直观地说，正divergence场区域为膨胀，反之为压缩；

        查看工具架工具Sparse Fireball，有两种方式添加divergence，一种是直接发射源添加，二种是通过flame场贡献divergence；