基于物理的大規(guī)模流固耦合模擬.pdf

1、自然場景仿真是近年來計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究熱點(diǎn)之一，其中基于物理的流固耦合模擬是其中重要內(nèi)容。其研究進(jìn)展在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、真實(shí)感游戲引擎研發(fā)、自然景象模擬、災(zāi)害仿真防治等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的流固耦合模擬方法大多局限于較小范圍的場景，不能模擬諸如泥石流、洪水毀橋崩壩等大規(guī)模復(fù)雜自然災(zāi)害現(xiàn)象，并且不能模擬固相物體在流固耦合相互作用過程中所產(chǎn)生的破碎效果。為解決以上方法的缺陷，本文提出一種基于物理的大規(guī)模流固耦合高效模擬算法加以改進(jìn)。

2、>　　為增強(qiáng)流體仿真的真實(shí)感細(xì)節(jié)，在本文第二章，提出了一種改進(jìn)的散度恒定的光滑粒子動(dòng)力學(xué)(SPH)方法。該方法采用了一種新的密度自適應(yīng)核函數(shù)，使得仿真結(jié)果更加精確和真實(shí);并能讓更多粒子參與仿真計(jì)算，使得大規(guī)模復(fù)雜自然現(xiàn)象的模擬成為可能，同時(shí)該方法可使仿真過程更加穩(wěn)定和高效。
　　為提高流固耦合現(xiàn)象的整體模擬效率，在本文第三章，先對場景中的固相物體進(jìn)行體素化采樣處理，以統(tǒng)一流固耦合的計(jì)算框架。為解決以往流固耦合仿真中不能模擬固相物體

3、毀傷的缺陷，采用了支持Voronoi隨機(jī)分解法的基于位置的動(dòng)力學(xué)來模擬復(fù)雜流固耦合行為，成功地實(shí)現(xiàn)了流固耦合時(shí)固體破碎過程的模擬，增加了模擬進(jìn)程的真實(shí)感，并擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　為進(jìn)一步提升仿真計(jì)算的效率，在本文第四章，采用了分層邊界體元結(jié)合距離域算子來改進(jìn)流固粒子碰撞檢測效率;采用緊致哈希算法來改進(jìn)領(lǐng)域粒子的搜索效率。結(jié)果表示，我們的改進(jìn)算法能使鄰域搜索效率比KD-tree算法平均提高36％以上;在空間連續(xù)性上的搜索效率比統(tǒng)一