我目前正在编写一个程序，它将用非常基本的术语模拟三维体积中气体的扩散和压力，并考虑到例如蚂蚁洞穴。 我想要实现的效果： 随着时间的推移，气体在整个环境中扩散，尊重墙壁。 我想测量每个网格点的压力或压缩气体。这样做的结果应该是，如果房间被打开，气体将以反映压力差的速度扩散出开口。
我的问题是我缺乏完全理解理论数学方程式的知识，说实话我真的不是在寻找准确的模拟。我只是想实现物理学中的一些突出效果。我对流体动力学不感兴趣（例如模拟烟雾）。
我将在OpenCL中编写此程序，但很高兴采用任何形式的代码示例，无论是C还是伪代码。
我想我应该传递3个3D阵列 - 一个用于气体，一个用于定义墙壁（例如1个在xyz =墙壁），另一个用于存储压力。 我目前正在考虑检查墙很容易。一个人只需检查每个相邻的小区，如果它不是一个墙，则考虑该小区：
For each grid point,
is wallmatrix[x+1] a wall?
[diffusion math here]
is wallmatrix[x-1] a wall?
[diffusion math here]
is wallmatrix[y+1] a wall?
[diffusion math here]
etc...
但是我不知道如何处理扩散数学，也不知道如何在这一切中包含压力？
答案 0 :(得分：2)
扩散是最容易模拟的事情之一，因为它是自我平滑的。
例如，您可以根据恒定时间步长运行模拟并跟踪单个粒子位置，并在每个时间步长移动每个粒子固定（小）距离，但是在随机方向。
还有其他方法，例如，您可以执行基于网格的方法，其中更改每个网格位置中的粒子数。
您的问题的一个小问题是，您说“以反映压力差异的速度扩散开口”。扩散并不是真的这样做，因为扩散只是粒子的随机运动。不过，我认为，即使直接扩散在这里看起来也很令人满意，因为气体会从开口扩散出来，看起来会更快。真正会发生的事情是，它将以与其他地方相同的速度扩散，只是没有任何东西会扩散回来。但是，如果这不令人满意，那么你将需要进入流体动力学，至少有一点，因为这是一个人如何描述压力梯度时的流体行为，而不是扩散。
答案 1 :(得分：1)
嗯，这不是一件容易的事！
首先：你想模拟基本扩散或气体的完整运动？第二种情况根本不容易，但你可以得到一个想法here。
如果你只是想在静态环境中扩散气体，事情就会变得容易，但你无法衡量 总压力，你唯一的变量将是当地的气体浓度。
这种现象受Fick laws的支配;第二个可能就是你要找的东西。
阅读finite difference方法，了解如何对扩散方程进行离散化。 在这里写一个完整的答案是非常重要的。