基于N-S方程的高效實時煙霧模擬方法改進.pdf

1、模擬各種自然現(xiàn)象是計算機圖形學的一個重要探索領域，更是一項具有挑戰(zhàn)性的研究課題，特別是對煙霧、云、火焰、水波等不規(guī)則物體的模擬十分困難。隨著相關技術的發(fā)展，計算機模擬的煙霧被廣泛應用到仿真火災煙霧、電影特效、視頻游戲、廣告等各種領域，大大地提高了虛擬場景的逼真效果。本文在認真分析國內外煙霧模擬成果的基礎上，針對影響煙霧模擬實時性和真實性問題，著重從以下幾方面進行深入研究和探討。
　　首先，針對基于物理方法煙霧模擬中Navier-S

2、tokes方程形式復雜、求解困難、影響實時性的問題，引入無量綱化方法優(yōu)化Navier-Stokes方程。通過對控制煙霧運動的物理方程進行量綱分析，建立影響流體流動各因素之間的正確關系，以及從流動相似原理出發(fā)并遵循相似準則，使Navier-Stokes方程中的物理量無量綱化，把方程化為規(guī)范形式，使物理量的數(shù)值大小歸一，以簡化方程形式、減少計算量，并通過GPU方法加速計算，提高煙霧模擬實時性。
　　其次，針對Navier-Stokes

3、方程對流項和壓力項求解復雜，影響煙霧模擬真實性和實時性的問題，提出用Point-Based方法求解Navier-Stokes方程對流項和壓力項。利用Voronoi圖離散求解區(qū)域計算壓力投影，有效的緩解規(guī)則網(wǎng)格離散求解區(qū)域引起的數(shù)值耗散；同時，避免采用半拉格朗日方法求解Navier-Stokes方程對流項所引起的數(shù)值耗散，以便正確地捕獲煙霧模擬的細節(jié)特征，在滿足煙霧模擬實時性的同時提高真實性。
　　最后，利用VC++語言、開放性圖形