基于涡粒子的真实感烟雾快速模拟算法研究

发布时间：2021-01-03 20:37

　　在计算机图形学领域中,流体模拟因其在多个领域有着广泛应用而占据着越来越重要的地位。传统基于过程的模拟方法逐渐被模拟效果更为逼真的基于物理的模拟技术所取代,基于物理的流体模拟技术通过对流体运动控制方程的求解来获得每个时间步下流体的各种属性值,再通过渲染技术逐帧渲染出动画效果,这显然比采取参数建模的传统模拟方法能获得更为真实和复杂的模拟效果。虽然该方法近年来取得了显著的进步,但还是存在一些不足:如求解控制方程存在一定的数值耗散从而导致部分细节丢失;计算开销过大,大多数无法应用到对响应要求较高的领域。针对以上问题,本文主要的研究内容如下:（1）提出一种完全基于涡粒子的模拟框架。直接基于速度场求解流体控制方程容易产生数值耗散从而丢失部分流体细节,降低了模拟的真实感。涡粒子是模拟涡度的一种工具,涡度代表的是流体旋转度的物理量。部分流体模拟工作通过添加涡粒子增加流体细节。考虑到涡粒子产生的速度场具有无散特性,本文提出一种完全基于涡粒子的模拟框架,对控制方程进行求旋处理得到结合旋度的流体运动控制方程。通过求解它来更好的保持涡旋细节和降低数值耗散。（2）基于GPU架构,加速流体模拟。在求解基于涡粒子的... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流体模拟在工程领域上的应用Fig.1-1ApplicationofFluidSimulationinEngineering

动画娱乐领域，如电影特效也都用到了大量的流体模拟技术。这些仿真曾有过的沉浸感和真实感。图 1-2(a)是电影《海洋奇缘》中一个神奇的一丽给人以美的享受；图 1-2(b)是电影《海神号遇险记》中海水冲破船体以假乱真的特效画面大大提高了观众的沉浸感，提升了观影体验。

（b）古墓丽影游戏截图图 1-3 游戏中流体模拟技术的应用Figure 1-3 Application of Fluid Simulation Technology in Games看到，流体模拟应用范围越来越广泛，虽然在游戏动画等领域对

【参考文献】：
期刊论文
[1]A multi-layer grid approach for fluid animation[J]. TAN Jie 1,2,YANG XuBo 1,2,ZHAO Xin 2 & YANG ZhanXin 21 MOE-Microsoft Key Lab for Intelligent Computing and System,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;2 Digital Art Lab,School of Software,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China.  Science China（Information Sciences）. 2011(11)
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本文编号：2955451