【摘要】： 近年來,自然景物的模擬一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)的問題之一,關(guān)于山、水等自然景物的模擬,在計(jì)算機(jī)游戲、影視、廣告各領(lǐng)域中有著廣泛的用途,作為自然景物模擬的重要內(nèi)容,對(duì)水波的模擬也日益引起人們的關(guān)注。其中基于物理模型的方法由于是從水波現(xiàn)象本身進(jìn)行較精確的描述,使之成為了最有效最被大家認(rèn)可的模擬方法。再加之人們對(duì)于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫真實(shí)感的需求也越來越強(qiáng)烈,使得基于物理模型的水波模擬成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn),也成為未來計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方向。 本文首先介紹了流體模擬的理論和研究背景、發(fā)展及相關(guān)工作。其次,介紹了Gerstner模型,并依據(jù)Gerstner方程對(duì)水面波動(dòng)進(jìn)行模擬,并與以正弦波為波動(dòng)方程的水波對(duì)比,以圖例的方式總結(jié)概括了Gerstner方程在模擬水面波動(dòng)方面的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)牛頓—?dú)W拉方程,結(jié)合力矩和表面張力理論,設(shè)計(jì)了一組新的基于網(wǎng)格的水波—物體交互方程,模擬了由點(diǎn)波源引起的水波運(yùn)動(dòng),以及水和固體共同存在時(shí),二者之間的相互作用影響各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。并詳細(xì)分析了在這種固流耦合情況中,水波遇到障礙物引起的波紋的變化,以及物體在網(wǎng)格力和轉(zhuǎn)動(dòng)力的作用下,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨位置、能量和時(shí)間改變的變化規(guī)律,其中還考慮了表面張力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。從實(shí)驗(yàn)效果圖看,水波和物體的運(yùn)動(dòng)都較為自然真實(shí)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和需求的提高,人們逐漸將GPU應(yīng)用于流體模擬,并介紹了基于GPU的流體模擬的相關(guān)工作及GPU在三維流體動(dòng)畫模擬等方面的重要作用。最后,介紹了一款PC機(jī)上最優(yōu)秀的三維流體模擬軟件—RealFlow,并結(jié)合MAYA模擬了向杯中倒水等幾種場(chǎng)景的流體形態(tài)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2470275