Como criar um domínio 3D aleatório representando a estrutura de raiz de uma planta?

Gostaria de modelar o fluxo laminar de água das raízes ao caule de uma planta. No final das raízes, os tubos variam de milímetro a centímetro de diâmetro e comprimento. À medida que nos aproximamos do caule, as raízes aumentam em comprimento e diâmetro. Quero criar domínios aleatórios em 3D que representem a rede de raízes com diâmetros e comprimentos variados. Qual seria a melhor maneira de criar essa geometria.

As chances são de que você não queira algo verdadeiramente aleatório; você deseja algo que tenha a mesma estrutura 3D abstrata de um sistema radicular da planta, mas além de um certo nível de abstração, não se importa com a aparência do sistema radicular. Eu suponho que você queira alguma maneira de gerar domínios fractal 3D do tipo mencionado neste artigo, descrevendo o cálculo das dimensões fractal dos sistemas radiculares .

Depois de puxar este artigo sobre a análise fractal da eficiência da exploração do solo por sistemas radiculares , encontrei o pacote SimRoot que parece gerar geometrias 3D de sistemas radiculares que podem lhe interessar. Infelizmente, eles esquecem de fornecer uma maneira de baixar o pacote. No entanto, o site deles vincula-se a outros pacotes que modelam sistemas raiz, como o PlantGL do INRIA, que é de código aberto.

Obviamente, depois de criar a geometria, você precisará descobrir como extrair os dados relevantes em um formato compatível e usá-los nas simulações do PDE. Deixo essa parte com você.

Você também pode emprestar código das pessoas que fazem o NeuroML para dendritos. Posso fazer upload de código que gera tubos a partir do NeuroML, se você desejar.

Eu acho que a resposta de Geoff Oxberry é muito boa. Ele fornece soluções prontas para uso.

Se você quiser ir por conta própria:

• Os sistemas L mencionados podem gerar estruturas semelhantes a raízes se você fornecer as regras corretas. existe este livro sobre "A beleza algorítmica das plantas" , mas não cobre os sistemas radiculares.

• Os processos de agregação limitada por difusão também podem gerar estruturas semelhantes a raízes. Se você agrega esferas e, uma vez agregado, produz a união booleana da estrutura, o volume será mesclado diretamente (suavização necessária, quase com certeza).

Como eu disse, não há muitas soluções, mas talvez as idéias o ajudem. Se você implementar algo, não se esqueça de liberá-lo com uma licença grátis! : D

Algo que pode ser útil para você é o seguinte artigo:

Olga Wildeotter: "Um método numérico adaptativo para a equação de Richards com crescimento radicular", Plant and Soil, 2003

Eles tratam apenas um modelo 2D e usam um autômato celular para simular o crescimento. No entanto, ele não está diretamente relacionado à sua pergunta.