氣態(tài)流體景物模擬的優(yōu)化研究.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)和計算機真實感圖形學的發(fā)展，相應的應用領域比如電影特技、互動游戲、虛擬現(xiàn)實等也不斷發(fā)展。作為這些應用領域中圖形場景的常見主要元素之一的氣態(tài)自然景物是整個圖形場景的重要組成部分，如何在圖形場景中真實、快速地再現(xiàn)和模擬它們，以更好的滿足人們不斷增長的視覺體驗需求，具有非常重要和深遠的意義。 然而，氣態(tài)自然景物外觀特性和運動機制復雜，要快速、逼真地模擬它們是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。要精確地模擬它們，必須從其內(nèi)在物理特性

2、出發(fā)，借助計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)的方法對其進行模擬。但是，CFD方法計算量太大以致模擬速度很慢。圖形學領域的學者們通過各種途徑來提高CFD方法的模擬速度，但是還不夠理想，因此如何提高基于CFD方法的氣態(tài)自然景物模擬的模擬速度一直是真實感圖形學領域的熱門研究課題。 本文的主要研究目標是以CFD方法為理論基礎，在保證氣態(tài)自然景物模擬有較好的模擬效果的前提下，盡量提高其模擬速度

3、。本文總結(jié)分析了現(xiàn)有的幾種模擬方法和發(fā)展現(xiàn)狀，并深入研究了基于物理的氣態(tài)自然景物模擬方法。經(jīng)過實驗分析對比，將粒子系統(tǒng)的思想融入到現(xiàn)有的基于物理的CFD模擬方法中，互取其長。以粒子系統(tǒng)中的粒子作為氣態(tài)景物速度和密度的載體，避免了CFD方法中一些耗時嚴重的計算過程，同時簡化了CFD方法中一些對視覺效果影響不大的計算過程，最終提出了一種新的針對氣態(tài)流體景物的模擬方法——基于粒子系統(tǒng)的CFD模擬方法(Particle System based