本文關(guān)鍵詞：基于PPPM算法的煙霧模擬的研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 煙霧模擬 PPPM算法 多重網(wǎng)格方法 空間散列 體繪制

【摘要】：流體模擬是指結(jié)合物理方程和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的方法來(lái)模擬煙霧、水流、波浪等常見的自然現(xiàn)象。其中,煙霧的模擬一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái),隨著影視特效、電子游戲等對(duì)煙霧模擬真實(shí)感要求的提高,基于物理的煙霧模擬技術(shù)取得了很大的進(jìn)展,并被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。但是由于該方法計(jì)算量巨大,因此模擬出的煙霧實(shí)時(shí)性較差。為了提高煙霧模擬的效率,本文基于PPPM算法對(duì)可以展現(xiàn)豐富流體細(xì)節(jié)且數(shù)值擴(kuò)散很小的拉格朗日渦方法進(jìn)行改進(jìn),并利用CUDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煙霧模擬在GPU上的并行計(jì)算。本文引入更為快速準(zhǔn)確的多重網(wǎng)格方法來(lái)替代迭代法求解泊松方程,并使用基于CUDA的空間散列算法來(lái)加快最近相鄰粒子的并行搜索,同時(shí)利用紋理及共享內(nèi)存等對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化。為了適應(yīng)煙霧粒子在空間中無(wú)序分布的特點(diǎn),本文采用一種改進(jìn)的體繪制方法來(lái)對(duì)煙霧進(jìn)行繪制。目前該煙霧模擬程序已經(jīng)移植到商業(yè)建模與動(dòng)畫軟件的插件中。
【關(guān)鍵詞】：煙霧模擬 PPPM算法 多重網(wǎng)格方法 空間散列 體繪制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 基于物理的煙霧模擬研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 基于物理的流體模擬的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 基于物理的煙霧模擬的相關(guān)研究14-16
• 1.3 GPU編程技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用16-20
• 1.3.1 GPU簡(jiǎn)介16-18
• 1.3.2 CUDA概況18-20
• 1.4 本文的主要工作及文章組織結(jié)構(gòu)20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 基于Navier-Stokes方程的流體模擬22-30
• 2.1 不可壓縮流體的Navier-Stokes方程22-24
• 2.1.1 Navier-Stokes方程的定義22-23
• 2.1.2 Navier-Stokes方程中的各項(xiàng)23-24
• 2.2 流體模擬的兩種主要方法24-27
• 2.2.1 歐拉方法24-25
• 2.2.2 拉格朗日方法25-26
• 2.2.3 兩種方法的比較26-27
• 2.3 Naiver-Stokes方程的渦方法求解27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于PPPM算法的煙霧模擬30-44
• 3.1 PPPM算法簡(jiǎn)介30-32
• 3.2 遠(yuǎn)程速度計(jì)算32-36
• 3.2.1 設(shè)置計(jì)算區(qū)域和邊界32-33
• 3.2.2 計(jì)算網(wǎng)格上的渦量33-34
• 3.2.3 近程分量的消除34-36
• 3.3 速度估算36-38
• 3.4 煙霧中渦粒子的伸展操作38-40
• 3.5 基于GPU的煙霧模擬程序40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第4章 基于PPPM算法的煙霧模擬的優(yōu)化44-56
• 4.1 多重網(wǎng)格求解泊松方程44-50
• 4.1.1 多重網(wǎng)格方法44-47
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析47-50
• 4.2 最近相鄰粒子搜索算法的優(yōu)化50-53
• 4.3 CUDA核函數(shù)的優(yōu)化53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 煙霧的繪制56-69
• 5.1 煙霧的繪制56-63
• 5.1.1 光線投射算法57-58
• 5.1.2 光學(xué)模型58-59
• 5.1.3 半角切片59-61
• 5.1.4 繪制流程61-63
• 5.2 煙霧模擬結(jié)果63-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：963015