考虑空气热交换的凝结现象真实感仿真

发布时间：2017-12-26 05:13

本文关键词：考虑空气热交换的凝结现象真实感仿真　出处：《华东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：自然现象的真实感仿真在虚拟现实、影视特效、仿真训练等领域中有着广泛的应用,而本文主要研究的凝结现象是一种常见的热交换相变现象。传统方法在处理凝结现象时,基于几何描述对空气建模,得到的模型往往不够准确,无法展现细节的真实感,也没有考虑凝结中动态相变的特点,使相变的过程偏离真实情况。另外在完成相变之后,凝结水滴在固体表面滑落所留下的轨迹和残留的液滴也没有体现在渲染的结果中。粗糙的边界处理方法造成渗透现象以及匮乏的热交换状况,这些因素都对自然现象的仿真加上了人为的痕迹。为了突出凝结现象的物理仿真细节,本文的仿真过程中使用粒子模型描述凝结现象,使用光滑粒子流体力学模型对空气和参与热交换物体进行离散,得到了直观的粒子系统。将凝结现象中的诸多特性附加到粒子模型上,通过粒子模型之间受力以及热交换的交互过程,准确计算出凝结液滴所在的位置。针对粒子描述的数量级问题,使得渲染的效果可以更加真实地呈现,本文使用粒子筛选机制只留下热交换过程中影响较大的空气粒子,再通过外部等效替代的方法,把外部的因素加以简化,在保证物理正确的同时对原算法进行加速。提出优化的边界处理方法完善了粒子热交换的机制,在避免粒子渗透效果的同时给予粒子充分的热交换机会。引入大气压摩擦力和湿度扩散模型,描述动态的凝结相变过程,使凝结的液滴的运动更为真实。最后,根据粒子模型计算出的小尺度物理量,使用高度场方法,通过在固体表面建立网格,逼真地绘制出液滴的形状和运动、合并、残留以及移动过后留下的轨迹。本文基于物理对凝结现象的过程进行细致地仿真,突出了凝结现象过程中的细节。经过实验验证和效果的分析比较,所给出的方法可以真实、高效地反映真实感的现象,绘制速度快。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O552.6

【参考文献】