毕业设计外文资料翻译--基于物理的流体动画：一项调查

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2、到考核、提高学生英语应用水平的目的，圆满完成要求。签名：2015年10月14日1．外文资料翻译译文基于物理的流体动画：一项调查窗体顶端三种方法比较窗体顶端不像工程目的计算流体力学，在计算结果中作为的一个预测的实验和一个设计的准则，该数值的精度和实验中的偏差可以被用作一个基准;作为基于物理的流体动画，逼真的外观和可信的视觉效果是最重要的标准。很难严格比较占主导地位的模拟方式。上面介绍的三种方法不分伯仲，因为每一个方法都有其优点和缺点。窗体底端窗体顶端拉格朗日方法（SPH）采用传统的粒子系统来模拟流体。无论是

3、概念和实施都直截了当。SPH很容易的证明湍流流动飞溅[29]和追求流体现象的小细节，如气泡[30,31]和泡沫[32]。此外，SPH的计算资源与中等数量的粒子的需求通常比其欧拉或LBM同行少。所以在游戏或其他交互系统中，大量的流体现象用拉格朗日法进行了模拟。然而，有三个防止优于其他方法主要缺点。首先，将平滑核应仔细设计，因为SPH方法的稳定性，精确性和速度在很大程度上取决于平滑内核的选择。它通常需要一个以上被提供到不同的流体中的内核[7,33]。第二，不可压缩性不能严格由仅仅关联的压力和密度的理想气体方程

4、保证。尽管贝克尔和特施纳[14]提供了另一种方法，它需要比欧拉方法更严格的时间步骤。拉格朗日方法的最后一个缺点是其在构建的光滑表面进行渲染的困难。许多研究工作已经提出了临时解决办法，但截止到现在，从一大堆粒子构成的液体表面的质量不如其欧拉对应竞争力。窗体底端窗体顶端欧拉方法主要优势（与基于水平集表面跟踪的方法相结合）是光滑的液面和大的时间步骤。但是它受到冗长的计算时间影响，混淆边界离散化和可扩展性差。欧拉方法对于加强流体的不可压缩性来说解决在投影步骤上的泊松方程。线性系统可以包含数百万个的未知数，依赖于电

5、网的分辨率。尽管线性系统是稀疏的和可快速求解的对称正定，如MIC（0）预处理共轭梯度法，解决的时间还很长和计算总量的模拟时间的最大点。此外，大多数的研究工作中使用统一的MAC网格离散化奈维-斯托克斯方程。但轴对齐立方信元不能很好得匹配非轴对齐物理边界。阶梯式的文物出现在即使真正的光滑的边界体素化的解决方案中。一个非结构化四面体网格[34,35]的帮助，但计算开销相当大。巴蒂等人[36]引入了常规网格精确固体-流体耦合的光的快速变动的框架。但用薄壳状边界偶联流体（如布，纸，等等）仍然对研究强加挑战和困难。欧

6、拉方法的另一个严重的问题是它的可扩展性差。加倍网络的分辨率意味着八倍内存消耗和仿真时间甚至超过八倍。这意味着它是不可能用统一的MAC离散解决大面积的水域。因此，引入一些自适应的方法[37]和混合方法[38]来缓解此问题。窗体顶端LBM最近几年在基于物理的流体动画的领域中变得越来越流行。它的基本算法简单理解和实现。由于该算法是并行，这适合在图形硬件中实现。由于LBM模拟流体的微观和中观的行为，一些流体现象对于用LBM处理的古典欧拉或拉格朗日法来说是困难的。LBM的主要缺点是可扩展性差和小时间步长。在LBM，

7、整个计算域被分为立方网格来存储速度分布函数。所以，它是与欧拉方法存在同样的可扩展性问题。另一方面，时间步长必须保持足够小以确保模拟稳定。但应注意的是，单一的LB步骤通常比欧拉奈维-斯托克斯求解器的单个更新步骤显著更快，对每个方法的优点和缺点进行了简要列表并且每种方法的代表性结果显示不同类型的液体窗体顶端许多自然现象被归类为流体运动并且它们的动力学用奈维-斯托克斯方程来描述，包括云，烟，火，爆炸，沙子，滴，泡沫，泡沫，粘弹性/粘塑性流动，流对象交互等。探索流体状的自然现象，并且用国家的艺术的流畅的动画方法模

8、拟它们是一个令人兴奋和充满希望的研究方向。由于不同的视觉效果和这些现象的行为，数学方程和数值方法被修改用来模拟它们的不同的固有的物理性质。4目前的研究领域和方向虽然大多数的基于物理的流体模拟的研究中使用的引入任何一个单一的方法或几种组合以上，但是它们都不是完美的。研究人员还在模拟各种流体现象中，面对着各种挑战和困难。在本节中，我们将简要回顾最近几年的一些活跃的研究领域，指示。4.1表面跟踪和代表性表面跟踪和代表性是液体动画一个