流體模擬的混合模型研究.pdf

1、隨著影視、游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的迅速發(fā)展，這些行業(yè)對(duì)新技術(shù)、新效果有了更多的追求，好的效果能帶給人們更多的身臨其境的感受。
　　 在影視、游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，基于物理的模擬在特效制作中漸漸成為主流。一方面，人們追求更高質(zhì)量的特效，物理模型能夠更好的反應(yīng)物理規(guī)律，呈現(xiàn)更自然的活動(dòng)規(guī)律；另一方面，早期的特效制作耗費(fèi)成本很大。例如建立一個(gè)城堡模型，通常是建一個(gè)按比例縮放的真實(shí)模型，然后采用一系列手段來(lái)產(chǎn)生真實(shí)的效果，效率低下。流體模擬作

2、為影視動(dòng)漫特效的重要元素，具有重要意義。例如在《怪物史萊克》，《指環(huán)王》，《水世界》等電影大片中，流體模擬震撼人心，游戲行業(yè)同樣也極為重視流體模擬的實(shí)時(shí)效果。
　　 由于流體模擬的建模和模擬計(jì)算復(fù)雜，方法眾多，本文在對(duì)前人方法的總結(jié)和歸納的基礎(chǔ)上提出了一種新的耦合的計(jì)算模型來(lái)模擬兩種流體的交互。文中比較歐拉方法和拉格朗日方法各自的優(yōu)劣，對(duì)流體受熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了深入分析，把整個(gè)運(yùn)動(dòng)分為兩部分：第一部分是溫度場(chǎng)自身的溫度擴(kuò)散和對(duì)流產(chǎn)生的

3、速度，第二部分是流體自身所受的壓力、浮力、粘滯力、表面張力等。綜合這兩部分的計(jì)算特點(diǎn)，分別使用穩(wěn)定流方法和SPH方法來(lái)進(jìn)行模擬計(jì)算，然后建立數(shù)學(xué)模型對(duì)這兩種方法進(jìn)行耦合。同時(shí)這種耦合的方式能修正N-S方程，以達(dá)到使流體運(yùn)動(dòng)更自然的效果，然后使用Maching cubes算法來(lái)進(jìn)行表面重構(gòu)，最后繪制等值面，使用光照模型進(jìn)行光照計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)感效果，能取得比Level Set方法更優(yōu)的時(shí)間效率。
　　 本文第一章簡(jiǎn)述了流體模擬的發(fā)