基于物理的三維火焰仿真.pdf

1、對火焰等自然現(xiàn)象的模擬是虛擬現(xiàn)實技術(shù)中重要的研究領(lǐng)域。由于火焰具有不規(guī)則性、不確定性和運動變化性，因此對火焰的模擬成為了一個極具挑戰(zhàn)性的研究課題。本文運用基于物理的模擬方法，借助于對火焰燃燒過程中遵循的物理規(guī)律，實現(xiàn)了對三維火焰燃燒現(xiàn)象的實時真實感模擬。
　　本文首先分別從數(shù)學(xué)、物理與計算機圖形仿真角度出發(fā)，結(jié)合火焰運動區(qū)別于普通流體的特殊屬性，對其物理特性進行分析研究，建立了相應(yīng)的物理模型并設(shè)置了合理的邊界條件。之后介紹了計算機

2、求解復(fù)雜偏微分方程的數(shù)值離散方法，分別運用歐拉網(wǎng)格和分裂差分算子離散方法對火焰的模型進行了區(qū)域離散和方程離散，應(yīng)用Helmholtz-Hodge分解定理將模型數(shù)值求解過程分解為多個易于計算實現(xiàn)的步驟，并對每一步驟進行了詳盡的研究分析與算法說明，為模型的數(shù)值算法提出了優(yōu)化。最后通過對火焰速度矢量場與密度標量場的求解描述了火焰運動，實現(xiàn)了對三維火焰燃燒的實時真實性模擬。針對火焰燃燒特性，借鑒了三維動畫軟件maya中流體特效創(chuàng)建的思想，引入了