La simulación de fluidos es un campo de gráficos por computadora que utiliza herramientas de dinámica de fluidos computacionales para modelar, animar y visualizar de manera realista líquidos, gases, explosiones y otros fenómenos relacionados. Dada la geometría del fluido y la escena como entrada, el simulador de fluidos modela su comportamiento y movimiento en el tiempo, teniendo en cuenta muchas fuerzas físicas, objetos e interacciones. El modelado de fluidos se usa ampliamente en gráficos por computadora y varía en complejidad computacional desde cálculos de alta precisión para películas y efectos especiales hasta aproximaciones simples en tiempo real que se usan principalmente en juegos de computadora .
Existen varios métodos en competencia para el modelado de fluidos, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Los más comunes son los métodos de cuadrícula de Euler, la hidrodinámica de partículas suavizadas ( en inglés smoothed particula hydrodynamics - SPH ), los métodos basados en vórtices y el método de las ecuaciones de Boltzmann en celosía . Estos métodos se originaron en el campo de la dinámica de fluidos computacional y se adoptaron para problemas prácticos en la industria de gráficos por computadora y efectos especiales. El requisito principal para estos métodos desde el lado de los gráficos por computadora es la plausibilidad visual. En otras palabras, si el espectador no puede notar la falta de naturalidad de la animación durante la visualización, entonces la simulación se considera satisfactoria. En física, ingeniería y matemáticas, por otro lado, los requisitos principales se basan en la corrección y precisión física de la simulación, y no en su resultado visual.
En gráficos por computadora, los primeros intentos de resolver las ecuaciones de Navier-Stokes en tres dimensiones fueron realizados en 1996 por Nick Foster y Dimitris Metaxas . Su trabajo se basó en un trabajo anterior sobre dinámica de fluidos computacional, que fue publicado en 1965 por Harlow y Welch . Antes del trabajo de Foster y Metaxas, muchos métodos de modelado de fluidos se construyeron en torno a sistemas de partículas especiales , técnicas de reducción de dimensionalidad (como modelos 2D de aguas poco profundas como charcos) y campos de ruido turbulento semialeatorios. En 1999 en SIGGRAPH , Jos Stam publicó un método de los llamados "fluidos estables" ( Eng . Stable Fluids ), que usaba un método de advección semi-Lagrangiana e integraciones de viscosidad implícitas para proporcionar un comportamiento de fluido incondicionalmente estable. Esto permitió modelar fluidos con pasos de tiempo significativamente mayores y, en general, condujo a programas más rápidos. Posteriormente, en 2001-2002, este método fue ampliado por Ron Fedkiw y sus colaboradores, haciendo posible procesar un modelo de agua complejo en una escena 3D utilizando el método Level set .
La mayor contribución al campo del modelado de fluidos fue realizada por Ron Fedkiw , James F. O'Brien , Mark Carlson , Greg Turk , Robert Bridson ( Ing. Robert Bridson ), Ken Myusit ( Ing. Ken Museth ) y Jos Stam ( Ing . José Stam ) .
A continuación se muestra un conjunto del software de simulación de fluidos más conocido y ampliamente utilizado.