Simulace tekutin je obor počítačové grafiky , který využívá výpočetní nástroje dynamiky tekutin k realistickému modelování, animaci a vizualizaci kapalin, plynů, výbuchů a dalších souvisejících jevů. Vzhledem k určité geometrii tekutiny a scény jako vstupu modeluje simulátor tekutiny své chování a pohyb v čase, přičemž bere v úvahu mnoho fyzických sil, objektů a interakcí. Fluidní modelování je široce používáno v počítačové grafice a pohybuje se ve výpočetní složitosti od vysoce přesných výpočtů pro filmy a speciální efekty až po jednoduché aproximace v reálném čase používané především v počítačových hrách .
Existuje několik konkurenčních metod pro modelování tekutin, z nichž každá má své výhody a nevýhody. Nejběžnější jsou metody Eulerovy mřížky, hydrodynamika vyhlazených částic ( anglicky smoothed částic hydrodynamics - SPH ), metody založené na vírech a metoda mřížkových Boltzmannových rovnic . Tyto metody vznikly v oblasti výpočetní dynamiky tekutin a byly přijaty pro praktické problémy v průmyslu počítačové grafiky a speciálních efektů. Hlavním požadavkem na tyto metody ze strany počítačové grafiky je vizuální věrohodnost. Jinými slovy, pokud si divák během sledování nemůže všimnout nepřirozenosti animace, pak je simulace považována za vyhovující. Ve fyzice, inženýrství a matematice jsou naopak hlavní požadavky kladeny na fyzikální správnost a přesnost simulace, nikoli na její vizuální výsledek.
V počítačové grafice byly nejčasnější pokusy vyřešit Navier-Stokesovy rovnice ve třech rozměrech provedeny v roce 1996 Nickem Fosterem a Dimitrisem Metaxasem . Jejich práce vycházela z dřívější práce o výpočetní dynamice tekutin, kterou v roce 1965 publikovali Harlow a Welch . Před prací Fostera a Metaxase bylo mnoho metod modelování tekutin postaveno na speciálních částicových systémech , technikách redukce rozměrů (jako jsou 2D modely mělké vody, jako jsou louže) a polonáhodných turbulentních šumových polích. V roce 1999 na SIGGRAPH publikoval Jos Stam metodu takzvaných "stabilních tekutin" ( angl . Stable Fluids ), která používala metodu semi-Lagrangian advekce a implicitní integrace viskozity k zajištění bezpodmínečně stabilního chování tekutiny. To umožnilo modelovat tekutiny s výrazně většími časovými kroky a obecně to vedlo k rychlejším programům. Později, v letech 2001-2002, byla tato metoda rozšířena Ronem Fedkiwem a jeho spolupracovníky, což umožnilo zpracovat komplexní vodní model ve 3D scéně pomocí metody Level set .
Největší přínos do oblasti fluidního modelování přinesli Ron Fedkiw , James F. O'Brien , Mark Carlson , Greg Turk , Robert Bridson ( Ing. Robert Bridson ), Ken Myusit ( Ing. Ken Museth ) a Jos Stam ( Ing . Jos Stam ) .
Níže je uvedena sada nejznámějších a nejrozšířenějších softwarů pro simulaci tekutin.