芸術科学会論文誌 投稿用カバーシート

■ 論文種類（以下のうちから一つ選択）
  ・原著論文 フルペーパー    

■ 論文分野（1)〜3)のうちから一つ選択）
  2) 科学系分野

■ カテゴリ（1個以上選択）
  a-2) CG技術(レンダリング)
  a-3) CG技術(アニメーション)
  b-4) CGシステム
 
■ 該当特集（以下のうちから一つ選択）
  ・特集名「Nicograph 2014 特集号」
 
■ 論文題名(和文、英文)
高密度比を考慮した泡の3次元崩壊シミュレーション
3D Simulation of Bubble Rupture by Considering High Density Ratio

■ 著者名(和文、英文)
三田直紀（非会員）
張英夏（正会員）
向井信彦（正会員）
…
Naoki Mita
Youngha Chang
Nobuhiko Mukai
…

■ 著者所属(和文、英文)
東京都市大学大学院　工学研究科
Graduate School of Engineering, Tokyo City University

■ 著者e-mail
mita@vgl.cs.tcu.ac.jp
chang@vgl.cs.tcu.ac.jp
mukai@vgl.cs.tcu.ac.jp

■ 連絡担当者の氏名、住所、所属、電話、Fax、e-mail
三田直紀
東京都市大学大学院工学研究科
mita@vgl.cs.tcu.ac.jp

■ 論文概要(和文400字程度、英文100ワード程度)
本稿では，空気と水の密度比が非常に高い状態(高密度比状態)を考慮することにより，
粒子法を用いて泡の崩壊現象を3次元でシミュレーションする手法について報告する．
泡を構成する水を非圧縮性流体，泡内部に存在する空気を圧縮性流体として解析し，
空気から泡の膜に加えられる内部圧力により膜に穴が開く様子を表現する．
膜には厚みがあり，膜粒子の結合により膜には表面張力が働く．
粒子法を用いて解析された泡の崩壊は最終的には，マーチングキューブ法を用いてポリゴンが作成され，
レイトレーシング法によりレンダリングされる．
シミュレーションの結果，水面上に形成された半球状の膜を持つ泡に対して，
空気から膜への内部圧力と膜間に働く表面張力との差により膜の一部に穴が開き，穴が円形状に拡大した後，
最終的には膜が消滅すると共に水面が隆起する様子を写実的に表現することができた．
また，シミュレーション結果を現実の泡の崩壊現象と比較した結果，
現実の泡と類似した泡の崩壊を確認した．

This paper reports a particle-based 3D simulation method of bubble rupture 
by considering the high ratio of the water density to the air density. 
We analyze the behavior of water and air as incompressible and compressible fluid, 
respectively, and express that a hole appears on the film of the bubble by the inner pressure. 
The film has a constant thickness, and surface tension operates between the film particles. 
Finally, we extract the fluid surface by using Marching Cubes, 
and render the surface by ray-tracing method. 
As a result of the simulation, we could confirm that a hole appears on the film of a bubble 
by the pressure difference between inner pressure and surface tension for a dome-shaped bubble on the water, 
and the hole expands having circle shape, and finally the water surface rises after the bubble ruptures. 
Furthermore, we have confirmed that the bubble behavior in the simulation is similar to the real one 
by comparing the simulation result and a video of the real one.

■ キーワード(和文5個程度、英文5個程度)
コンピュータグラフィックス,流体物理シミュレーション,粒子法,泡
computer graphics, fluid physics simulation, particle method, bubble