基于粒子方法的三维流体实时仿真研究

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6、技术二级学科：计算机软件与理论研究方向：计算机图形学学位类型：学术硕士东北师范大学学位评定委员会2016年6月摘要计算流体力学一直是图形学的研究热点。近年来，具有真实感的虚拟三维场景越来越多地出现在影视、游戏等仿真应用中。基于网格的方法虽绘制质量较高，但通常难以满足实时可交互的要求。平滑粒子流体动力学（SmoothedParticleHydrodynamics,SPH）是一种拉格朗日流体仿真方法，它可以极大降低仿真复杂度。本文详细论述了基于粒子的SPH流体仿真推导过程，并针对其不足之处提出改进。此外，流体的自由表面绘制对于整个虚拟场景的真实感表现至关重要，本文采用近年来较

7、为流行的屏幕空间绘制技术，相比传统技术，该方法不需显式绘制多边形网格，系统运行效率显著提升。具体地，本文的工作可总结为以下几点：（1）介绍了计算流体力学基础。详细描述了适用于不可压缩流体运动的驱动方程的推导过程，即Navier-Stoke方程。简要介绍了基于网格的拉格朗日方法流体仿真机制，包括原理及其历史发展进程。并重点探讨了SPH的定义，及对计算结果有重要影响的插值核函数。（2）详细阐述基于粒子的拉格朗日仿真机制。以SPH方法为例，从粒子密度出发，描述了求解Navier-Stokes方程所需的各力密度的求解方法。内部力主要包