Aero Simulator

프로젝트 소개

Aero Simulator는 브라우저 기반의 실시간 2D 유체 시뮬레이터로, 사용자가 유체의 흐름을 시각화하고, 물체와의 상호작용에 따른 항공역학적 데이터를 분석할 수 있는 도구입니다.
Euler 방법과 Semi-Lagrangian 방식을 활용하여 다양한 유체 시뮬레이션 환경을 제공합니다.

기능

• 실시간 유체 시뮬레이션:
  • Wind Tunnel(풍동) 환경 시뮬레이션.
  • Streamline(유선) 및 Pressure(압력) 시각화.
• 사용자 조작:
  • 장애물의 위치 및 크기를 드래그로 실시간 변경.
  • 중력, 압축성, Advection(운반) 등 매개변수 조정 가능.
• 항공역학 계산:
  • 양력(Lift) 및 항력(Drag) 값을 실시간 계산 및 표시.

주요 기술

1. 유체 시뮬레이션 방식

• Euler 방법: 격자(Grid) 기반으로 고정된 위치에서 유체의 속성을 계산.
• Semi-Lagrangian 방법: 유체 입자의 이전 위치를 추적하여 값을 업데이트.

2. 물리적 계산

• 중력 효과 적용: integrate(dt, gravity)
• 압축성 유지: solveIncompressibility(numIters, dt)
• 운반 과정 시뮬레이션: advectSmoke(dt), advectVel(dt)

3. 시각화

• 연기(Smoke) 밀도 및 압력(Pressure) 필드 표현.
• Streamline(유선) 계산 및 렌더링.

구현 상세

기술 스택

• HTML5 Canvas: 유체 흐름의 그래픽 표현.
• JavaScript: 물리 엔진 및 시뮬레이션 로직 구현.
• CSS: UI 디자인 및 스타일링.

결과 및 시뮬레이션 예시

1. Wind Tunnel

유체가 풍동 환경에서 장애물을 통과하며 흐르는 모습을 시각화합니다.

2. Streamline

유선 표현을 통해 유체의 흐름 방향과 속도를 시각화합니다.

3. Pressure

압력 필드를 계산하고, 색상으로 시각화합니다.

한계점 및 향후 과제

1. 3D 확장:
   • 2D 격자를 3D로 확장하여 입체적인 유체 흐름 표현.
2. 유체 점성 추가:
   • 내부 마찰력을 반영하여 현실적인 흐름 구현.
3. 다양한 장애물 처리:
   • 복잡한 동적 경계 조건 및 객체 추가 가능성.