3dsmax流体力学插件fumefx试用报告

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1、3dsMax流体力学插件FumeFX试用报告模拟流体复杂的运动及其制作流体特效动画，一育以来被运用在计算机图形的各个领域，同时也是计算机图形学内比较广的一个研究课题。而流体特效一直以来都是3dsMax的一个伤口，无法与MayaFluidEffects[1][2]抗衡。其主要原因是现阶段3dsMax还没有集成内置的流体动力学运算引擎，导致人们通常要去使用Realflow这样的独立流体插件来在3dsMax中实现流体效果，虽然效果令人满意，但要让Realflow配合3dsMax的动力学、脚本、粒子系统一起使用的话，操作起来显然就没有一个内置的流体力学插件来得方便，而3dsMax现有的内置流

2、体力学插件的效果也是不尽如人意的，因此我们也很少能看到一部大片中有通过3dsMax来实现流体效果的案例。2006年12月，SitniSati公司(原Afterworks)®布了一款新的3dsMax流体力学插件FumeFX,该插件是基于真实物理中流体力学原理而设计的,主要是为3dsMax用户提供火焰、浓烟、爆炸及其他流体效果的解决方案。与之前所有3dsMax的流体插件相比，FumeFX最大的特点就是它不仅能很好地模拟岀复杂流体气体的运动行为，同时还能考虑到物理学中温度、重力、燃料、能量等因素对模拟效果的影响，这对计算机图形学发展作出的贡献是巨大的。从官方网站所提供的图片来看，FumeF

3、X的效果已经相当不错了，完全可以满足大片中流体效果的需求。前些天我拿到了这个插件的试用版木，虽然现在还是1.0版，但效果已经相当棒了。据说1.1已经出了，同时效果也有更大的改进，在此十分期待这个FumeFX的1」版本，如果笔者能拿到1」的试用版的话，一定对比现在的1.()版本写一篇评测性的教材和大家一起分享，现在就由我来向大家介绍一下FumeFX以及关于流体这个名词他们背后的故事。FluidMechanics流体力学及其发展历史：流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。流体力学这一门物理学科主要研究在各种

4、力的作用下，流体木身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。而在流体力学中研究得最多的流体是水和空气。流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。对流体力学学科的形成第一个做出贡献的是古希腊的阿基米徳，他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余隹间，流体力学没有重大发展。直到15世纪，意大利达•芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加連度、力

5、、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。如今各大高校的物理专业都开设了流体力学这一课程，这也是物理专业中最难学习的课程之一，现在流体力学也被分支成更多更细的学科。女山物理•化学流体动力学、磁流体力学等。而通过FumeFX和Realflow之类的插件我们也可以看出：计算机图形学也是流体力学发展的受益者之一了。计算机流体力学的发展[4]：计算机流体力学是用电子计算机和离散化的数值方法对流体力学问题进行数值模拟和分析的一个新分支。早期的流体模拟，由于计算能力有限，主要采用参数建模的方法，比较有代表性的是1986Dai-wynR.Peachey博士发表的海面及波

6、涛的模拟一文[3]°文中通过将波浪函数表示成一系列线性波型的组合，更进一步将各个波型简化为波形和相位的组合函数，从而合成浅水表面高度场，能处理波折射问题，并釆用粒子系统来模拟当波浪破碎或者碰到障碍物时形成的浪花。但由于这篇文章中表示的水的粒子或者网格只是在其初始位置附近运动，所以它们都无法表现真正的流动效果，也无法处理边界给水面带来的影响。又如基于统计的FFT经验模型⑸可以很好地描述波幅较小的海平面，但是对于以上这些模型，人们觉得控制起来很困难，而且不能模拟一些复杂的、细节更为丰富的效果，于是很多研究者转向基于物理的方法去研究。描述流体现象最为完整的为雷诺-均值奈维尔-斯托克斯⑷（N

7、SE：Navier-StokesEquation）,简称N-S方程，是湍流最古老的方法。此方程是法国科学家C.-L.-M.-H.纳维于1821年和英国物理学家G.G.斯托克斯于1845年分别建立的。该方程是根据牛顿第二定律推导出来的。基于物理的方法主要分为两种［4］：第一种方法是从研究流体所占据的空间中各个固定点处的运动着手，分析被运动流体所充满的空间中每一个固定点上的流体的速度、压强、密度等参数随时间的变化，以及研究由某一空间点转到另一空间点时这些参数的