Compute Shader实现大规模FLIP流体模拟

作者在 Unity 中使用 Compute Shader 实现 FLIP 流体模拟，采用 MAC 交错网格 与 一次 MGPCG 求解压力泊松方程。模拟规模为 400w 粒子与 400w 网格（256×128×128），在 RTX4070 上以约 140 帧运行，整体耗时约 7ms，其中压力求解约 1.5ms、粒子排序约 1.5ms。算法三阶段为 P2G（粒子→网格）、网格上求解压力投影（不可压缩约束）、G2P（网格→粒子），采用 FLIP 95/PIC 5 混合更新粒子速度，并以四阶龙格-库塔采样无散速度场进行移动。多重网格预条件器采用非平滑聚合代数多重网格（UAAMG），粗化时基于伽辽金原理将系数从细网格聚合到粗网格；粗网格修正回插时乘以 ω=2 以补偿分片常数插值的低估。P2G 同时给出 Gather 与 Splat 两种实现，Splat 采用 8×8×8 线程组配合 Wave 操作减少共享内存写入冲突。文中还介绍了 APIC 方法（粒子携带 Affine 矩阵）以更精确地传递动量，但未在 GPU 上完成。