基于N-S方程的高效實(shí)時(shí)煙霧模擬方法改進(jìn).pdf

1、模擬各種自然現(xiàn)象是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)重要探索領(lǐng)域，更是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究課題，特別是對(duì)煙霧、云、火焰、水波等不規(guī)則物體的模擬十分困難。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬的煙霧被廣泛應(yīng)用到仿真火災(zāi)煙霧、電影特效、視頻游戲、廣告等各種領(lǐng)域，大大地提高了虛擬場(chǎng)景的逼真效果。本文在認(rèn)真分析國(guó)內(nèi)外煙霧模擬成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)影響煙霧模擬實(shí)時(shí)性和真實(shí)性問題，著重從以下幾方面進(jìn)行深入研究和探討。
　　首先，針對(duì)基于物理方法煙霧模擬中Navier-S

2、tokes方程形式復(fù)雜、求解困難、影響實(shí)時(shí)性的問題，引入無量綱化方法優(yōu)化Navier-Stokes方程。通過對(duì)控制煙霧運(yùn)動(dòng)的物理方程進(jìn)行量綱分析，建立影響流體流動(dòng)各因素之間的正確關(guān)系，以及從流動(dòng)相似原理出發(fā)并遵循相似準(zhǔn)則，使Navier-Stokes方程中的物理量無量綱化，把方程化為規(guī)范形式，使物理量的數(shù)值大小歸一，以簡(jiǎn)化方程形式、減少計(jì)算量，并通過GPU方法加速計(jì)算，提高煙霧模擬實(shí)時(shí)性。
　　其次，針對(duì)Navier-Stokes

3、方程對(duì)流項(xiàng)和壓力項(xiàng)求解復(fù)雜，影響煙霧模擬真實(shí)性和實(shí)時(shí)性的問題，提出用Point-Based方法求解Navier-Stokes方程對(duì)流項(xiàng)和壓力項(xiàng)。利用Voronoi圖離散求解區(qū)域計(jì)算壓力投影，有效的緩解規(guī)則網(wǎng)格離散求解區(qū)域引起的數(shù)值耗散；同時(shí)，避免采用半拉格朗日方法求解Navier-Stokes方程對(duì)流項(xiàng)所引起的數(shù)值耗散，以便正確地捕獲煙霧模擬的細(xì)節(jié)特征，在滿足煙霧模擬實(shí)時(shí)性的同時(shí)提高真實(shí)性。
　　最后，利用VC++語言、開放性圖形