Come creare un dominio 3D casuale che rappresenta la struttura della radice di una pianta?

Vorrei modellare il flusso laminare di acqua dalle radici allo stelo di una pianta. Alla fine delle radici, i tubi variano da millimetro a centimetro di diametro e lunghezza. Man mano che ci avviciniamo allo stelo, le radici diventano più grandi in lunghezza e diametro. Voglio creare domini 3D casuali che rappresentano la rete di radici con diametri e lunghezze variabili. Quale sarebbe il modo migliore per creare questa geometria.

È probabile che tu non voglia qualcosa di veramente casuale; vuoi qualcosa che abbia la stessa struttura 3D astratta di un sistema di radici delle piante, ma oltre un certo livello di astrazione, non ti importa come appare il sistema di radici. Immagino che tu voglia in qualche modo generare domini frattali 3D del tipo menzionato in questo documento che descrive il calcolo delle dimensioni frattali dei sistemi radicali .

Dopo aver tirato su questo documento sull'analisi frattale dell'efficienza dell'esplorazione del suolo da parte dei sistemi di root , ho trovato il pacchetto SimRoot che sembra generare geometrie del sistema di root 3D che potrebbero interessarti. Sfortunatamente, trascurano di fornire un modo per scaricare il loro pacchetto. Tuttavia, il loro sito Web si collega ad altri pacchetti che modellano i sistemi di root, come PlantGL da INRIA, che è open source.

Naturalmente, una volta creata la geometria, dovrai capire come estrarre i dati rilevanti in un formato compatibile e utilizzarli nelle simulazioni PDE. Lascio quella parte a te.

Puoi anche prendere in prestito il codice dalle persone che fanno NeuroML per i dendriti. Posso caricare il codice che genera i tubi da NeuroML se lo desideri.

Penso che la risposta di Geoff Oxberry sia molto buona. Fornisce soluzioni pronte all'uso.

Se vuoi andare da solo:

• I sistemi L citati possono generare strutture simili a root se si forniscono le regole giuste. c'è questo libro su "La bellezza algoritmica delle piante" , ma non copre i sistemi di radici.

• I processi di aggregazione a diffusione limitata possono anche generare strutture simili a radici. Se aggregate sfere e una volta aggregate producete l'unione booleana della struttura, otterrete il volume direttamente in mesh (livellamento necessario, quasi sicuramente).

Come ho già detto, non molte soluzioni ma forse le idee ti aiutano. Se implementi qualcosa, non dimenticare di rilasciarlo con una licenza gratuita! : D

Qualcosa che potrebbe esserti utile è il seguente documento:

Olga Wildeotter: "Un metodo numerico adattivo per l'equazione di Richards con la crescita delle radici", Plant and Soil, 2003

Trattano solo un modello 2D e usano un automa cellulare per simulare la crescita. Tuttavia, non si riferisce direttamente alla tua domanda.