A 2D Thermodynamics simulator

Abstract

ThedyxEngine Abstrakt ThedyxEngine je lehký, multiplatformní 2D fyzikální engine navržený pro simulaci přenosu tepla prostřednictvím vedení (kondukce), proudění (konvekce) a záření (radiace). Cílí na vzdělávací a výzkumné využití a nabízí vizuální a interaktivní zobrazení tepelných jevů pomocí barevného rozlišení teploty. Engine využívá metodu konečných diferencí (FDM) na pravoúhlé mřížce k aproximaci rozložení teploty v materiálech. Každý objekt je rozdělen na diskrétní prvky a tepelné interakce jsou počítány na základě vlastností materiálů, teplotních rozdílů a časového kroku. Simulace umožňuje dynamické aktualizace a přizpůsobitelné prostředí, což poskytuje flexibilitu při návrhu experimentů. Benchmarkové testy prokázaly, že ThedyxEngine efektivně škáluje při využití více procesorových jader a dosahuje výrazných výkonnostních zlepšení v paralelním režimu. Validační experiment s chytrou konvicí ukázal, že engine dokáže s vysokou přesností přiblížit reálné tepelné chování, zejména při použití statických tepelných koeficientů. Přestože byla zvolena zjednodušení (např. statické vlastnosti materiálů, pravoúhlé mřížky) kvůli výpočetní efektivitě, engine poskytuje výsledky, které jsou dobře v souladu s fyzikální realitou a je dostupný i na slabším hardwaru. ThedyxEngine představuje silný základ pro vizuální a...

ThedyxEngine Abstract ThedyxEngine is a lightweight, cross-platform 2D physics engine developed to simulate heat transfer through conduction, convection, and radiation. Aimed at educational and research applications, it provides a visual and interactive representation of thermal phenomena using color-coded temperature mapping. The engine employs the Finite Difference Method (FDM) on a rectangular grid to approximate heat distribution across materials. Each object is divided into discrete elements, and thermal interactions are calculated based on material properties, temperature gradients, and time steps. The simulation supports dynamic updates and customizable environments, offering flexibility in experiment design. Benchmarking experiments demonstrated that ThedyxEngine efficiently scales across CPU cores, achieving significant performance gains in multi-threaded environments. A validation experiment using a real-world smart kettle showed that the engine approximates thermal behavior with high accuracy, particularly when using static thermal coefficients. Although simplifications (e.g., static material properties, rectangular grids) were made for computational efficiency, the engine delivers results that are well-aligned with physical reality and accessible on modest hardware. ThedyxEngine presents a...