如何创建代表植物根结构的随机3D域？

我想模拟从根到植物茎的层流水。在根的最末端，管的直径和长度从毫米到厘米不等。当我们靠近茎时，根的长度和直径会变大。我想创建随机的3D域，以表示具有不同直径和长度的根的网络。什么是创建此几何的最佳方法。

您可能不需要真正随机的东西。您想要的东西具有与植物根系统相同的抽象3D结构，但是超出了一定的抽象级别，您无需关心根系统的外观。我猜想您需要某种方法来生成本文所述的3D分形域，用于描述根系统的分形维数的计算。

在撰写了关于通过根系统对土壤进行勘探的效率的分形分析的论文后，我发现SimRoot软件包看起来像它会生成您可能感兴趣的3D根系几何。不幸的是，他们忽略了提供下载软件包的方法。但是，他们的网站链接到其他建模根系统的软件包，例如INRIA中的PlantGL，这是开源的。

当然，一旦创建了几何图形，就必须弄清楚如何以兼容格式提取相关数据并将其用于PDE仿真中。我把那部分留给你。

您也可以从使用NeuroML处理树突的人们那里借用代码。如果您愿意，我可以上传从NeuroML生成电子管的代码。

我认为Geoff Oxberry的答案非常好。它提供了开箱即用的解决方案。

如果您想自己做：

• 如果您提供正确的规则，则上述L系统可能会生成类似根的结构。有一本关于“植物的算法美”的书，但没有涵盖根系统。

• 扩散受限的聚集过程也可能产生根样结构。如果您聚合球体，并且一旦聚合就产生了结构的布尔联合，那么您将获得直接与网格物体啮合的网格（几乎肯定需要平滑）。

就像我说的，解决方案不是很多，但也许这些想法会对您有所帮助。如果您实现了某些东西，请不要忘记使用免费许可证发布它！：D

以下文件可能对您有所帮助：

Olga Wildeotter：“具有根生长的Richards方程的自适应数值方法”，植物与土壤，2003年

他们只处理2D模型，并使用细胞自动机模拟生长。但是，它与您的问题没有直接关系。