氣態(tài)流體景物模擬的優(yōu)化研究.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)真實(shí)感圖形學(xué)的發(fā)展，相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域比如電影特技、互動(dòng)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)等也不斷發(fā)展。作為這些應(yīng)用領(lǐng)域中圖形場(chǎng)景的常見主要元素之一的氣態(tài)自然景物是整個(gè)圖形場(chǎng)景的重要組成部分，如何在圖形場(chǎng)景中真實(shí)、快速地再現(xiàn)和模擬它們，以更好的滿足人們不斷增長的視覺體驗(yàn)需求，具有非常重要和深遠(yuǎn)的意義。 然而，氣態(tài)自然景物外觀特性和運(yùn)動(dòng)機(jī)制復(fù)雜，要快速、逼真地模擬它們是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作。要精確地模擬它們，必須從其內(nèi)在物理特性

2、出發(fā)，借助計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)的方法對(duì)其進(jìn)行模擬。但是，CFD方法計(jì)算量太大以致模擬速度很慢。圖形學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者們通過各種途徑來提高CFD方法的模擬速度，但是還不夠理想，因此如何提高基于CFD方法的氣態(tài)自然景物模擬的模擬速度一直是真實(shí)感圖形學(xué)領(lǐng)域的熱門研究課題。 本文的主要研究目標(biāo)是以CFD方法為理論基礎(chǔ)，在保證氣態(tài)自然景物模擬有較好的模擬效果的前提下，盡量提高其模擬速度

3、。本文總結(jié)分析了現(xiàn)有的幾種模擬方法和發(fā)展現(xiàn)狀，并深入研究了基于物理的氣態(tài)自然景物模擬方法。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析對(duì)比，將粒子系統(tǒng)的思想融入到現(xiàn)有的基于物理的CFD模擬方法中，互取其長。以粒子系統(tǒng)中的粒子作為氣態(tài)景物速度和密度的載體，避免了CFD方法中一些耗時(shí)嚴(yán)重的計(jì)算過程，同時(shí)簡化了CFD方法中一些對(duì)視覺效果影響不大的計(jì)算過程，最終提出了一種新的針對(duì)氣態(tài)流體景物的模擬方法——基于粒子系統(tǒng)的CFD模擬方法(Particle System based