Efficient Simulation of Fluid Dynamics in a 3D Game Engine

This thesis deals with the efficient simulation of Computational Fluid Dynamics (CFD) into a realtime 3D graphics engine by discussing the development of the C’Nedra virtual reality game engine project carried out at Ecole Centrale Paris. The thesis tries to somewhat bridge the gap of theoretical papers of CFD algorithms by implementing Jos Stam’s stable method for fluid effects in 3D with the C’Nedra plug-in framework and simulates fire and smoke. I find that my CFD implementation in the C’Nedra game engine gives decent results in terms of realism however mediocre results in terms of performance. Hence, I conclude that the engine is in many ways not mature for the implementation of CFD. Effektiv simulering av flödesdynamik i en 3D spelmotor Sammanfattning Examensarbetet behandlar effektiv simulering av datorbehandlad flödesdynamik i en 3D grafikmotor genom att diskutera utvecklingen av spelmotorn C’Nedra på Ecole Centrale Paris. Uppsatsen försker genombrygga klyftan mellan teoritiska uppsatser om datorbehandlad flödesdynamik genom att implementera Jos Stam’s stabila algorithm för flödes dynamik i 3D med hjälp av C’Nedra plug-in klasser och simulera eld och rök. Jag finner att min implementaion av datorbehandlad flödes-dynamik i C’Nedra ger godkända resutlat i termer av realism, men dåliga resutlat i termer av effektivitet. Jag drar därför slutsatsen att C’Nedra inte är en mogen plattform för att implementera flödesdynamik. Simulation efficace de mécaniques fluides dans un moteur de jeux 3D Résumé Cette thèse traite l'exécution et simulation efficace de la mécanique de fluides dans le moteur en temps réel des graphiques 3D en discutant le développement du projet virtuel de moteur de jeu de C'Nedra mis à exécution à Ecole Centrale Paris. Je constate que le moteur de jeu C'Nedra est de beaucoup de manière pas suffisamment robuste pour l’utilisation de mécaniques de fluides. Je mis en forme la méthode stable de Jos Stam pour les mécaniques de fluides en 3D avec le système de plug-in en C’Nedra et simule la dissipation de gaz et feu. Je trouve que m’implémentation de simulation de mécanique de fluides numerique en C’Nedra donne de résultats suffisantes en termes de réalisme, mais mauvais en termes de efficacité. Alors, je fais la conclusion que C’Nedra n’est pas un logiciel bien construit pour implémenter les mécaniques de fluides. Efficient Simulation of Fluid Dynamics in a 3D Game Engine – Robert Bongart