基于物理的自然場景仿真與繪制是計算機圖形學中的一個重要研究方向,在影視特效、游戲虛擬場景構(gòu)建、數(shù)值仿真等領(lǐng)域都有著廣泛的應用,近年來受到越來越多的關(guān)注。在對包含單種相的簡單場景進行模擬時,直接采用力學領(lǐng)域的經(jīng)典模型即可。但是對于包含多種相的復雜場景,需要對基本的計算模型進行拓展。本文對基本的粒子計算框架進行了改造和擴展,實現(xiàn)了單種物質(zhì)的固-液-氣三種相之間轉(zhuǎn)變過程的模擬。在模擬時,將原本完整的粒子拆分為多種組分,使用質(zhì)量分數(shù)向量表示各個相質(zhì)量的空間分布。然后,在模擬空間中疊加溫度場,并構(gòu)建相變模型計算復合粒子中質(zhì)量分數(shù)向量的轉(zhuǎn)變。同時,為了模擬現(xiàn)實中的“相變延時”現(xiàn)象,添加了“相變潛熱”的積累過程,保證相變在同時滿足溫度和潛熱兩個條件時才真正發(fā)生。為了計算復合粒子的遷移,構(gòu)建了適用于復合粒子的運動模型�；诹黧w力學和固體力學中兩種經(jīng)典物理模型形式上的相似性,通過對相關(guān)力學項進行整合,可以為復合粒子構(gòu)建統(tǒng)一的計算模型。在得到粒子集合的空間位置后,利用Level Set算法構(gòu)建空間距離場,進一步采用Marching Cube算法從空間距離場中提取出三角面片的集合,最后通過POV-Ray光線...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1物理模擬的應用場景

以可視化的方式在機器中再現(xiàn)。而基于物理的模擬是依托于流體力學和固體力學經(jīng)典的物理模型，通過將目標對象進行離散化處理，并在該離散數(shù)值場中對物理型進行求解，來獲取目標場景中一系列的動態(tài)行為。最終，借助圖形學中的相關(guān)法，就可以將計算結(jié)果可視化處理，得到目標對象運動的畫面[1]。一方面，....

圖2.3poly6核函數(shù)的數(shù)值曲線

華中科技大學碩士學位論值也趨于0。這種數(shù)值特性會導致粒子位置接近時，粒而引起粒子間的集聚現(xiàn)象，無法達到理想的平衡狀態(tài)進行壓力和粘性力項的計算，而其余物理量的插值計算。

圖2.4spiky核函數(shù)的數(shù)值曲線

圖3.2基于N-S方程的粒子運動

（c）第90步圖3.2基于N-S方程的粒子運動算為連續(xù)形式，在使用SPH方法對該方程進行。其中，相關(guān)物理量的基本插值計算，以及說明，本節(jié)將應用這些方法對N-S方程中的使用poly6核函數(shù)，而梯度的計算則使用spik中心粒子的密度，基本的公式如（3-3）所示....

本文編號：3905195