基于预处理共轭梯度算法的烟雾真实感绘制

发布时间：2021-07-28 03:59

　　针对基于物理模型的烟雾模拟计算量较大的问题,采取减少每一步计算的计算量作为加速策略。通过预处理共轭梯度算法求解压力泊松方程,OpenVDB分层数据结构对稀疏矩阵进行存储和操作,从而降低每一时间步长的迭代次数,较好地处理落在仿真区域之外的粒子。仿真结果表明,方法在满足烟雾真实感的同时具有更好的仿真速度和稳定性。 

【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三维MAC网格单元

网格法模拟烟雾过程中,所采用网格的形状与求解域边界的曲面形状越一致,所需要的网格总数便越少,计算量也相应的降低。为此借助OpenVDB数据结构对动态拓扑结构和时变数值模拟进行处理,具有内存占用低、拥有高效的层次化算法等特点,从而加速基于欧拉方程的烟雾模拟速度。其中,网格类结构如图2所示。OpenVDB实际上构建了一个无限的三维索引空间,这对能够访问的坐标空间的限制大大降低,甚至当网格坐标为负值时,依然可以正常运算。半拉格朗日法求解对流项的过程中,需要从当前时刻沿着速度场逆向追溯粒子的起始位置,对于粒子位置位于仿真区域之外的情况,OpenVDB数据结构仍然可以正常求解。

在压力项求解过程中,压力系数矩阵便是稀疏线性矩阵,适于OpenVDB数据结构处理,通过命令行的形式可以方便地进行预览、渲染缓存文件等操作。部分实验结果如图3图4。图4 烟雾渲染效果

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于半拉格朗日的液体实时仿真方法[J]. 邹玲,齐越,赵沁平.  软件学报. 2013(10)
[2]一种改进的自适应漩涡限制实时烟雾模拟[J]. 唐勇,吴娱,吕梦雅,宋志杰.  小型微型计算机系统. 2012(12)



本文编号：3307167