基于流體模型和GPU加速的火焰實(shí)時(shí)仿真.pdf

1、自然現(xiàn)象的模擬是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中十分重要的領(lǐng)域，其中火焰的模擬更是一個(gè)有意義且富于挑戰(zhàn)性的課題。傳統(tǒng)的基于粒子系統(tǒng)和紋理映射等方法的模擬技術(shù)難以勝任真實(shí)感要求較高的火焰動畫仿真；而基于物理模型的模擬技術(shù)又由于計(jì)算量大、復(fù)雜度高，難以達(dá)到實(shí)時(shí)模擬的效果。 針對上述問題，本文提出了一種基于流體模型和GPU加速的火焰模擬方法，即從火焰的內(nèi)在物理特性出發(fā)，建立真實(shí)的火焰流體物理模型，然后將整個(gè)數(shù)值求解過程放入GPU中并行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)

2、果進(jìn)行三維體渲染，不僅得到了真實(shí)的火焰燃燒效果，還大幅提高了計(jì)算速度，達(dá)到了實(shí)時(shí)模擬。 本文的基本思想是將不可壓縮無粘性的流體流動作為火焰燃燒的基本物理模型，并通過在此模型上加入火焰其他物理特性(如熱膨脹、氣體旋流、黑體輻射等)，來對火焰燃燒過程進(jìn)行模擬。 在對火焰模型的數(shù)值求解方法上，本文采用GPU來求解流體N-S方程，通過圖形硬件的并行計(jì)算等特性，大幅提高計(jì)算速度，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。本文還針對火焰特有的物理性質(zhì)，對流體