一种基于半拉格朗日的液体实时仿真方法

• 作者: 赵沁平 邹玲 齐越
• 来源期刊: 软件学报
• 学科: 工学
• 关键词: 液体仿真 纳维-斯托克斯方程 半拉格朗日法 自然现象模拟 实时
• 年，卷（期）: 2013,（10）
• 所属期刊栏目: 计算机图形学与计算机辅助设计
• 页码范围: 2419-2431
• 页数: 13页
• 分类号: TP391
• 字数: 9737字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04436

摘要

近些年,在计算机图形学与虚拟现实技术领域中,自然现象的模拟得到了广泛的关注和研究.如何快速且逼真地模拟自然现象,是此类研究的目的.以液体表面作为研究对象,总结了关于液体模拟近年来的部分研究成果;针对三维液体的复杂流体状态,提出了一种基于半拉格朗日的液体实时仿真方法,并对仿真结果进行了表面构建.该方法首先将Navier-Stokes方程离散化,并通过求解构造的Poisson方程得到每一时间步长的数值解,进而精确驱动粒子运动以构建真实液体表面;之后,利用液体表面追踪及Marching Cubes表面重建,生成了真实的液体表面模型.实验结果表明,该仿真方法不但在运算过程中遵循经典的流体力学方程,从而保证了结果的真实性,并且运算速度快且能取得较好的视觉效果.在计算机游戏、电影制作以及医学等领域的仿真,均有广泛的应用前景.