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(dòng)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(duì)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(wú)粘性的流體流動(dòng)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(lái)對(duì)火焰燃燒過程進(jìn)行模擬。 在對(duì)火焰模型的數(shù)值求解方法上，本文采用GPU來(lái)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(duì)火焰特有的物理性質(zhì)，對(duì)流體