基于物理的自然場(chǎng)景仿真與繪制是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)重要研究方向,在影視特效、游戲虛擬場(chǎng)景構(gòu)建、數(shù)值仿真等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,近年來受到越來越多的關(guān)注。在對(duì)包含單種相的簡(jiǎn)單場(chǎng)景進(jìn)行模擬時(shí),直接采用力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典模型即可。但是對(duì)于包含多種相的復(fù)雜場(chǎng)景,需要對(duì)基本的計(jì)算模型進(jìn)行拓展。本文對(duì)基本的粒子計(jì)算框架進(jìn)行了改造和擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)了單種物質(zhì)的固-液-氣三種相之間轉(zhuǎn)變過程的模擬。在模擬時(shí),將原本完整的粒子拆分為多種組分,使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)向量表示各個(gè)相質(zhì)量的空間分布。然后,在模擬空間中疊加溫度場(chǎng),并構(gòu)建相變模型計(jì)算復(fù)合粒子中質(zhì)量分?jǐn)?shù)向量的轉(zhuǎn)變。同時(shí),為了模擬現(xiàn)實(shí)中的“相變延時(shí)”現(xiàn)象,添加了“相變潛熱”的積累過程,保證相變?cè)谕瑫r(shí)滿足溫度和潛熱兩個(gè)條件時(shí)才真正發(fā)生。為了計(jì)算復(fù)合粒子的遷移,構(gòu)建了適用于復(fù)合粒子的運(yùn)動(dòng)模型�；诹黧w力學(xué)和固體力學(xué)中兩種經(jīng)典物理模型形式上的相似性,通過對(duì)相關(guān)力學(xué)項(xiàng)進(jìn)行整合,可以為復(fù)合粒子構(gòu)建統(tǒng)一的計(jì)算模型。在得到粒子集合的空間位置后,利用Level Set算法構(gòu)建空間距離場(chǎng),進(jìn)一步采用Marching Cube算法從空間距離場(chǎng)中提取出三角面片的集合,最后通過POV-Ray光線...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1物理模擬的應(yīng)用場(chǎng)景

以可視化的方式在機(jī)器中再現(xiàn)。而基于物理的模擬是依托于流體力學(xué)和固體力學(xué)經(jīng)典的物理模型，通過將目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行離散化處理，并在該離散數(shù)值場(chǎng)中對(duì)物理型進(jìn)行求解，來獲取目標(biāo)場(chǎng)景中一系列的動(dòng)態(tài)行為。最終，借助圖形學(xué)中的相關(guān)法，就可以將計(jì)算結(jié)果可視化處理，得到目標(biāo)對(duì)象運(yùn)動(dòng)的畫面[1]。一方面，....

圖2.3poly6核函數(shù)的數(shù)值曲線

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論值也趨于0。這種數(shù)值特性會(huì)導(dǎo)致粒子位置接近時(shí)，粒而引起粒子間的集聚現(xiàn)象，無法達(dá)到理想的平衡狀態(tài)進(jìn)行壓力和粘性力項(xiàng)的計(jì)算，而其余物理量的插值計(jì)算。

圖2.4spiky核函數(shù)的數(shù)值曲線

圖3.2基于N-S方程的粒子運(yùn)動(dòng)

（c）第90步圖3.2基于N-S方程的粒子運(yùn)動(dòng)算為連續(xù)形式，在使用SPH方法對(duì)該方程進(jìn)行。其中，相關(guān)物理量的基本插值計(jì)算，以及說明，本節(jié)將應(yīng)用這些方法對(duì)N-S方程中的使用poly6核函數(shù)，而梯度的計(jì)算則使用spik中心粒子的密度，基本的公式如（3-3）所示....

本文編號(hào)：3905195