基于SPH方法的虚拟水流墙系统中水流的模拟研究.pdf

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3、学科专业软件工程－－－－：２０１５０６０７论文提交日期：２０１５０４２０论文答辩日期２０－－１：１５０６９授予学位单位：东北林业大学按予学位日期答辩委员会主席：论文评阅人：京如知义聲ＵｎｉｖｅｒｓｉｔＣｏｄｅ：１０２２５ｙＲｅｉｓｔｅｒＣｏｄｅＳ１ｇ：５３８９ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＷａｔｅｒｏｆＶｉｒｔｕａｌＷａｔｅｒＷａｌｌＳｙｓｔｅｍ

4、ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＳＰＨａｌｇｏｒｉｔｈｍＣａｎｄｉｄａ化：ＨａｎＪｉｅｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ａ．Ｐｒｏ．ＺｈａｎＸｉｉｎｐｇｙｇ乂ｓｓｏｃｉａｔ：ｅＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄ化ｒ：ＭａｓｔｅｒｇｐｐＳｅｃｉａｌｉｔ：ＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｇＤａｔ；ｅｏｆＯｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：Ｊｕｎｅ７２０１５，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｎｉｖｅｒｓｉｔｙｙＵ

5、ｙ？ｓ摘要随着计算机软硬件的综合发展，虚拟现实技术逐渐在各领域得到广泛的应用，关于虚拟现实技术的视觉效果和真实性的研究也逐渐成为重点研究方向。而关于自然景观的模拟更是吸引了很多专家学者的广泛关注。自然景观看起来简单易懂，但是却没有人能够对水流、烟雾、爆炸等自然景观进行准确的描述。因为这些景观都是随着时间发生不确定性的变化的。而想使用计算机技术将度些景物进斤模拟更是十分困难。一水流就是属于现实世界中的种常见景物，，它属于流体景物自然形态复杂多变，对其进行模拟的计算量和难度

6、都很大，在实时模拟系统中很难实现数字化模拟。虚拟水流墙系统是一款对现实中的水流进行模拟的虚拟现实系统。他Ｗ寓教于乐为目的，Ｗ游戏的方式将现实中的水流展现在用户面前，。用户可Ｗ根据自己的想象在系统中对水流进行各种操作。现有水流墙系统的性能和水流视觉效果都不够理想，而且现有系统多数都是直接绑定在硬件上的，这样的系统可移植性、系统维护性都很难令人满意。一，套虚拟水流墙系统为了解决上述这些问题重新开发了。针对系统可执行、系统Ｄ一维护性等问题，采用Ｕｎｉｔｙ３进行系统开发。Ｕｎｉｔｙ３Ｄ是款成熟

7、的游戏开发引擎，使用它进行系统开发，不仅使开发过程变得简单，还能够直接发布到Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ａｎｄｒｏｉｄ、ＩＯＳ、Ｌｉｎｕｘ、Ｍａｃ、Ｗｅｂ等多个平台，为项目的可移植性提供了保障。针对水流真实性和系统的性能的问题，主要对水流系统的模拟方法进行了深入的研究，包括基于波的模拟方法、基于物理模型的模拟方法和基于粒子系统的模拟方法，分析各自优缺点，并选择了粒子系统作为本文实验的主要内容。粒子系统是目前为止用于模拟不规则形状物体最成功的图形生成算法，使用这种方法能够模拟出视觉效果真实的水流。而

8、一ＳＰＨ方法是种无网格的粒子法，使用这种方法不仅能够保持粒子系统所模拟的水流的视觉效果，而且能够冻补粒子系统在系统性能方面的不足。最后Ｗ开发的水流墙系统作为实验平台，分别采用粒子系统和粒子系统的ＳＰＨ方法对水流进行模拟。并对粒子系统和ＳＰＨ方法模拟的水流进行了系统运行时的巾贞率、系统占用内存方面的对比分析。得出了相关结论。关键词虚拟水流墙；模拟水流；粒子系统；ＳＰＨ方法－