基于物理的三維火焰仿真.pdf

1、對(duì)火焰等自然現(xiàn)象的模擬是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中重要的研究領(lǐng)域。由于火焰具有不規(guī)則性、不確定性和運(yùn)動(dòng)變化性，因此對(duì)火焰的模擬成為了一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究課題。本文運(yùn)用基于物理的模擬方法，借助于對(duì)火焰燃燒過(guò)程中遵循的物理規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維火焰燃燒現(xiàn)象的實(shí)時(shí)真實(shí)感模擬。
　　本文首先分別從數(shù)學(xué)、物理與計(jì)算機(jī)圖形仿真角度出發(fā)，結(jié)合火焰運(yùn)動(dòng)區(qū)別于普通流體的特殊屬性，對(duì)其物理特性進(jìn)行分析研究，建立了相應(yīng)的物理模型并設(shè)置了合理的邊界條件。之后介紹了計(jì)算機(jī)

2、求解復(fù)雜偏微分方程的數(shù)值離散方法，分別運(yùn)用歐拉網(wǎng)格和分裂差分算子離散方法對(duì)火焰的模型進(jìn)行了區(qū)域離散和方程離散，應(yīng)用Helmholtz-Hodge分解定理將模型數(shù)值求解過(guò)程分解為多個(gè)易于計(jì)算實(shí)現(xiàn)的步驟，并對(duì)每一步驟進(jìn)行了詳盡的研究分析與算法說(shuō)明，為模型的數(shù)值算法提出了優(yōu)化。最后通過(guò)對(duì)火焰速度矢量場(chǎng)與密度標(biāo)量場(chǎng)的求解描述了火焰運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維火焰燃燒的實(shí)時(shí)真實(shí)性模擬。針對(duì)火焰燃燒特性，借鑒了三維動(dòng)畫(huà)軟件maya中流體特效創(chuàng)建的思想，引入了