基于物理的實時流體仿真是計算機(jī)圖形學(xué)的重要研究方向之一,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計算機(jī)動畫游戲、電影特效、工業(yè)仿真、軍事仿真以及科普教育等多個領(lǐng)域。隨著人們對流體動畫需求的不斷提高,如何生成逼真的動畫效果以及如何快速仿真等問題成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界重要的研究方向。本文從解決逼真度和實時性仿真問題出發(fā),重點研究了增強(qiáng)流體動畫多細(xì)節(jié)和快速仿真的方法,設(shè)計了基于粒子與網(wǎng)格混合方法的多細(xì)節(jié)流體實時仿真方法。為了實現(xiàn)多細(xì)節(jié)的流體實時仿真,本文在LBM-VOF方法的基礎(chǔ)上展開討論和研究,從細(xì)節(jié)保護(hù)和細(xì)節(jié)增強(qiáng)兩個方面實現(xiàn)多細(xì)節(jié)的流體仿真,并且通過GPU加速流體解算和流體渲染。通過實驗對比,本文方法在細(xì)節(jié)保護(hù)、細(xì)節(jié)增強(qiáng)以及實時仿真及渲染三個方面取得了突破。具體研究內(nèi)容及創(chuàng)新點歸納如下:1.提出了一種具有二階精度的氣體網(wǎng)格分布函數(shù)重構(gòu)方法。該方法主要解決LBM-VOF方法中存在氣體網(wǎng)格分布函數(shù)重構(gòu)方法精度低的問題,其核心思想是首先通過Chapman-Enskog方法將分布函數(shù)展開,將分布函數(shù)分為平衡態(tài)分布函數(shù)和非平衡態(tài)分布函數(shù)兩部分,再根據(jù)BGK模型相關(guān)理論近似的求解平衡態(tài)分布函數(shù)和非平衡態(tài)分布函數(shù)。由于該方法是通...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 流體仿真模型簡介
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 自由表面追蹤技術(shù)
        1.3.2 基于LBM的細(xì)節(jié)保護(hù)和細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)
        1.3.3 基于LBM的 GPU并行技術(shù)
        1.3.4 流體實時渲染技術(shù)
    1.4 本文的主要工作及內(nèi)容安排
第二章 基于LBM的流體仿真理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 格子BOLTZMANN方法基本理論
    2.3 格子BOLTZMANN方法的作用力模型
    2.4 本章總結(jié)
第三章 一種細(xì)節(jié)保護(hù)的自由表面追蹤方法
    3.1 引言
    3.2 算法流程
    3.3 自由表面追蹤技術(shù)
    3.4 一種新的重構(gòu)氣體網(wǎng)格分布函數(shù)的方法
    3.5 GPU并行算法設(shè)計
    3.6 實驗結(jié)果及分析
    3.7 本章總結(jié)
第四章 一種粒子-網(wǎng)格耦合的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法
    4.1 引言
    4.2 算法框架與SPH方法概述
        4.2.1 算法框架
        4.2.2 SPH方法概述
    4.3 粒子-網(wǎng)格耦合的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法
    4.4 GPU并行算法設(shè)計
    4.5 實驗結(jié)論與分析
    4.6 本章總結(jié)
第五章 基于GPU的實時流體仿真和渲染
    5.1 引言
    5.2 算法框架
    5.3 一種改進(jìn)的屏幕空間渲染方法
    5.4 實驗結(jié)果及分析
    5.5 本章總結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝



本文編號：3746916