本文關(guān)鍵詞：考慮空氣熱交換的凝結(jié)現(xiàn)象真實(shí)感仿真　出處：《華東師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：自然現(xiàn)象的真實(shí)感仿真在虛擬現(xiàn)實(shí)、影視特效、仿真訓(xùn)練等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,而本文主要研究的凝結(jié)現(xiàn)象是一種常見的熱交換相變現(xiàn)象。傳統(tǒng)方法在處理凝結(jié)現(xiàn)象時(shí),基于幾何描述對(duì)空氣建模,得到的模型往往不夠準(zhǔn)確,無(wú)法展現(xiàn)細(xì)節(jié)的真實(shí)感,也沒有考慮凝結(jié)中動(dòng)態(tài)相變的特點(diǎn),使相變的過程偏離真實(shí)情況。另外在完成相變之后,凝結(jié)水滴在固體表面滑落所留下的軌跡和殘留的液滴也沒有體現(xiàn)在渲染的結(jié)果中。粗糙的邊界處理方法造成滲透現(xiàn)象以及匱乏的熱交換狀況,這些因素都對(duì)自然現(xiàn)象的仿真加上了人為的痕跡。為了突出凝結(jié)現(xiàn)象的物理仿真細(xì)節(jié),本文的仿真過程中使用粒子模型描述凝結(jié)現(xiàn)象,使用光滑粒子流體力學(xué)模型對(duì)空氣和參與熱交換物體進(jìn)行離散,得到了直觀的粒子系統(tǒng)。將凝結(jié)現(xiàn)象中的諸多特性附加到粒子模型上,通過粒子模型之間受力以及熱交換的交互過程,準(zhǔn)確計(jì)算出凝結(jié)液滴所在的位置。針對(duì)粒子描述的數(shù)量級(jí)問題,使得渲染的效果可以更加真實(shí)地呈現(xiàn),本文使用粒子篩選機(jī)制只留下熱交換過程中影響較大的空氣粒子,再通過外部等效替代的方法,把外部的因素加以簡(jiǎn)化,在保證物理正確的同時(shí)對(duì)原算法進(jìn)行加速。提出優(yōu)化的邊界處理方法完善了粒子熱交換的機(jī)制,在避免粒子滲透效果的同時(shí)給予粒子充分的熱交換機(jī)會(huì)。引入大氣壓摩擦力和濕度擴(kuò)散模型,描述動(dòng)態(tài)的凝結(jié)相變過程,使凝結(jié)的液滴的運(yùn)動(dòng)更為真實(shí)。最后,根據(jù)粒子模型計(jì)算出的小尺度物理量,使用高度場(chǎng)方法,通過在固體表面建立網(wǎng)格,逼真地繪制出液滴的形狀和運(yùn)動(dòng)、合并、殘留以及移動(dòng)過后留下的軌跡。本文基于物理對(duì)凝結(jié)現(xiàn)象的過程進(jìn)行細(xì)致地仿真,突出了凝結(jié)現(xiàn)象過程中的細(xì)節(jié)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和效果的分析比較,所給出的方法可以真實(shí)、高效地反映真實(shí)感的現(xiàn)象,繪制速度快。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O552.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 耿明;陳叢;;一種基于SPH流體模擬的固液邊界改進(jìn)算法[J];計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化;2014年03期

2 杲東彥;陳振乾;;格子Boltzmann方法模擬自然對(duì)流作用下融化傳熱過程[J];計(jì)算物理;2011年03期

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本文編號(hào)：1335947