如何使用PhysX数据计算韦伯数

How can I calculate the Weber Number with PhysX data?

本文关键字：计算 数据 何使用 PhysX      更新时间：2023-10-16

我正在开发一个非真实感的水渲染演示，使用PhysX作为底层物理解算器（使用它的SPH模拟），并希望添加泡沫和液滴渲染来增强其视觉效果。

首先，我使用相邻粒子的数量作为阈值，将它们分组（水、泡沫和液滴），并以不同的方式呈现每组，但阅读了一些研究论文后，我得出结论，使用更基于物理的方法会更好，因此输入韦伯数。

以下参数用于获得韦伯数，所有参数都与某个粒子或整个流体有关：

  • 密度
  • 相对速度（相对于周围空气）
  • 特征长度
  • 表面张力

密度和相对速度是由PhysX提供的，我已经得到了。虽然密度是一个浮点值，但速度是3个浮点值的矢量，每个浮点值对应3D空间的每个轴（x、y和z）。没有提供特征长度和表面张力，很难（或者如果提供了它们，我不知道如何获得）。

所以，我的问题是：

  • 我相信韦伯数必须是一个浮点值，这样我就可以用它作为阈值来将粒子分组。这里的第一个问题是，要得到它，我需要使用PhysX提供的相对速度，它是一个有3个浮点值的向量。我怎样才能得到这个向量的一个浮点值，把它用在给我韦伯数的方程中
  • 阅读了一些研究论文（尤其是第3.2.1节中的这篇论文），我决定使用固定值来计算颗粒的特征长度和表面张力。问题是，我应该使用哪些值，假设这些值都有理想值，我如何才能得到这些理想值

在不了解您的应用程序的情况下，通常会使用类似Weber的无量纲数将系统分类为低值或高值状态。对于这些应用程序，确切的值并不重要。重点是，高值表示情况与低值情况有质的不同。当然，当数字介于两者之间时，这就成了问题，例如，在单位附近。对系统进行分类的好处是，它可以让你进行近似，通常可以简化所涉及的公式。

由于你似乎只使用韦伯数进行分类，我认为这对你来说也很重要。

因此，从物理背景来回答你的问题，特别是考虑到你在这里的目标不是现实主义，使用近似值对情况进行分类以简化计算似乎是对韦伯（可能还有其他）等无量纲数字的很好使用。

  • 对于速度，可以使用向量的绝对值
  • 对于特征长度，您可能应该使用液滴/泡沫气泡的大小，因为这似乎是模型中唯一的长度度量

特别是，我不会太担心"理想价值"。近似值适用于大/小值（取决于所需的精度/真实性，例如>~10和<~0.1），因此2的因子不会对分类产生影响。如果是这样，那么该近似值无论如何都将无效。

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