小規(guī)模流固實時交互模擬一直是計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的熱門研究方向,模擬出具有真實感、符合自然現(xiàn)象的流固交互效果是廣大圖形學(xué)研究者的目標(biāo)。目前,傳統(tǒng)的流體模擬更側(cè)重于流體真實感的模擬,而忽視了流體渲染效率低、不實時的問題;此外,目前流固交互模擬的研究工作也比較少。為了解決上述問題,本文將在流固實時交互和流體實時渲染方面進行探索研究,主要工作內(nèi)容如下。首先,為了更好地模擬小規(guī)模場景中不同狀態(tài)流體的表面細(xì)節(jié)和運動細(xì)節(jié),以及更好地控制流體運動狀態(tài),采用基于拉格朗日框架的光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)方法進行流體建模,分析流體動力學(xué)的原理、光滑核函數(shù)以及流體模擬過程中流體粒子的受力情況,并指出流體模擬過程中需要注意的問題,為后續(xù)流固實時交互模擬奠定了基礎(chǔ)。其次,針對氣態(tài)流體運動變化多端、表面細(xì)節(jié)復(fù)雜多樣的特點,引入柏林噪聲函數(shù)用以生成隨機數(shù),控制煙霧在運動時的粒子速度和粒子生命周期,使速度和生命周期在一定的范圍內(nèi)隨機變化,而不是一個固定值,從而模擬氣體運動表面不規(guī)則、運動隨機性以及隨機消散的運動特點,使氣體運動更具層次感。再次,為了進一步提高流固交互模擬效率,本文提出了一種固定邊界反作用力模型,使用三角...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究工作現(xiàn)狀
        1.2.1 流體模擬研究現(xiàn)狀概述
        1.2.2 流固交互模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 流固實時交互模擬的難點與問題分析
    1.4 研究內(nèi)容與預(yù)期研究目標(biāo)
    1.5 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 基于SPH方法的流體建模
    2.1 流體動力學(xué)原理分析
    2.2 光滑粒子流體動力學(xué)
        2.2.1 光滑核函數(shù)
        2.2.2 SPH方法的基本方程推導(dǎo)
        2.2.3 分析相鄰粒子搜索方法
    2.3 引入柏林噪聲函數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 流體與固體的交互模擬
    3.1 構(gòu)建固體邊界模型
        3.1.1 傳統(tǒng)固體邊界處理方法
        3.1.2 改進的固體邊界模型
    3.2 流體與固體邊界的碰撞處理
        3.2.1 時間積分的選用
        3.2.2 流固碰撞檢測
        3.2.3 流固碰撞處理的改進
    3.3 本章小結(jié)
第4章 流體真實感渲染研究
    4.1 傳統(tǒng)流體渲染方法分析
        4.1.1 Marching Cubes算法分析
        4.1.2 光線跟蹤算法分析
    4.2 實時流體渲染方法探索
        4.2.1 使用基于屏幕空間的方法渲染液體
        4.2.2 提出擴展粒子系統(tǒng)方法渲染氣體
    4.3 本章小結(jié)
第5章 小規(guī)模場景流固實時交互系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
    5.1 實驗開發(fā)環(huán)境與平臺分析
    5.2 小規(guī)模場景流固實時交互系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
        5.2.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
        5.2.2 流固實時交互模擬系統(tǒng)運行流程
    5.3 實驗效果及對比分析
        5.3.1 小規(guī)模場景流體運動效果展示與分析
        5.3.2 流固實時交互模擬及流體渲染的對比與分析
        5.3.3 小規(guī)模場景流固交互模擬實時性分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3798521