复杂场景流固耦合的高效模拟

• 作者: 丰芸芸 王章野 赵建旺 陈晨阳
• 来源期刊: 计算机辅助设计与图形学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 自然场景仿真 复杂场景高效模拟 流固耦合
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 图像与视觉
• 页码范围: 1358-1367
• 页数: 10页
• 分类号: TP391.41
• 字数: 10025字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1089.2019.17404

摘要

大规模复杂流体场景的高效交互模拟技术在灾难仿真、虚拟现实和影视特效制作等领域都有重要的应用价值.针对现有基于物理的流体算法大多只适于尺度较小的场景,难以有效地模拟复杂流体大场景中流固耦合时的固体破碎效果的问题,提出一种复杂场景的固液耦合高效模拟方法.首先提出一种基于流体隐式粒子法和散度为零的SPH法相混合的计算框架,在确保流体物理属性的同时充分利用细粒度的隐式粒子来丰富流体运动细节,提高场景模拟的真实感;然后采用一种多维度的流固耦合分合计算策略来进一步提高流固耦合效率;为实现流体冲击下的固体破碎效果,采用一种物理与几何相混合的破碎方法:以基于断裂力学中的应变能密度模型来确定固体破碎时碎片的分布,采用基于几何的质心Voronoi方法快速生成碎片,最终实现百万量级粒子参与的复杂流体场景的交互模拟,以及高速流体冲击下的固体破碎效果的高效模拟.