基于粒子系统海浪动态演变仿真的研究

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1、论文题目：基于粒子系统的海浪动态演变仿真研究作者姓名：张静入学时间：2009年9月专业名称：地图学与地理信息系统研究方向：地理信息理论与应用指导教师：崔先国职称：教授季民副教授论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月授予学位日期：STUDYOFTHESIMULATIONOFWAVE'SDYNAMICEVOLUTIONBASEDONPARTICALSYSTEMADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFSCIEN

2、CEfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyZhangJingSupervisor:ProfessorCuiXianguoGeomaticsCollegeMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AffirmationIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentofth

3、erequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature：Date：山东科技大学硕士学位论文摘要摘要海浪仿真是近些年来计算机图形学领域研究的热点之一，它在

4、虚拟现实应用、计算机游戏以及电影制作中起着重要的作用。另外，海浪的仿真模拟是构建海洋环境信息可视化平台的一个重要组成部分，平台的建立可显著提高我国海洋信息的可视化水平。本文结合风浪场复杂的动力学、时空特性以及对目前海浪仿真方法的研究总结，针对海浪仿真模拟中存在的真实感不足，难以模拟海浪破碎等问题，根据流体的物理特性，采用光滑粒子流体动力学（SPH）的方法实现了海浪的动态演变仿真。该方法是对基于粒子系统与物理模型的流体模拟方法的一种延伸，它可避免欧拉方法中出现的一系列问题，而且在粒子数不大时，可实现海浪的实时仿真效果。此时，风浪

5、场的模拟效果为一个个离散的粒子，真实感较差，所以需要将粒子表示的三维海浪场构建成真实的海浪表面。针对此问题，本文在移动立方体三维重建算法（MarchingCubes算法）原理基础之上，设计了基于网格分析的粒子群建模方法，实现了微观尺度下基于粒子系统的海浪三维表面绘制。本文在VS2008开发环境下，结合SPH方法、碰撞检测技术、三维表面构建方法，使用OpenGL图形标准和GLUT工具包以及C++语言模拟了海浪的运动冲击过程。其运行结果，基本上可以达到对微观尺度下风浪场的仿真效果，并初步验证了粒子系统方法在海浪三维可视化中的可行性

6、。关键词：海浪模拟，粒子系统，光滑粒子流体动力学，碰撞检测，移动立方体，OpenGL，GLUT山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractInrecentyears,thewavesimulationisoneoftheresearchfocusinthefieldofcomputergraphics.Itplaysanimportantroleinvirtualrealityapplications,computergamesandfilmproduction.Inaddition,thewavesimulationisan

7、importantpartofbuildingthemarineenvironmentinformationvisualizationplatform,andtheestablishmentoftheplatformcansignificantlyimprovevisualizationlevelofmarineinformation.ThispapercombineswiththedynamicsandSpatiotemporalCharacteristicsofthewindwavefield,andstudiesthec

8、urrentwavesimulationmethod.Fortherealisticinsufficient,wavebreakingandotherissuesinthewavesimulation,accordingtothephysicalcharacteristics