基于物理的大規(guī)模流固耦合模擬.pdf

1、自然場景仿真是近年來計算機圖形學的研究熱點之一，其中基于物理的流固耦合模擬是其中重要內容。其研究進展在計算機動畫、真實感游戲引擎研發(fā)、自然景象模擬、災害仿真防治等領域有著廣泛應用。然而，傳統(tǒng)的流固耦合模擬方法大多局限于較小范圍的場景，不能模擬諸如泥石流、洪水毀橋崩壩等大規(guī)模復雜自然災害現(xiàn)象，并且不能模擬固相物體在流固耦合相互作用過程中所產生的破碎效果。為解決以上方法的缺陷，本文提出一種基于物理的大規(guī)模流固耦合高效模擬算法加以改進。

2、>　　為增強流體仿真的真實感細節(jié)，在本文第二章，提出了一種改進的散度恒定的光滑粒子動力學(SPH)方法。該方法采用了一種新的密度自適應核函數(shù)，使得仿真結果更加精確和真實;并能讓更多粒子參與仿真計算，使得大規(guī)模復雜自然現(xiàn)象的模擬成為可能，同時該方法可使仿真過程更加穩(wěn)定和高效。
　　為提高流固耦合現(xiàn)象的整體模擬效率，在本文第三章，先對場景中的固相物體進行體素化采樣處理，以統(tǒng)一流固耦合的計算框架。為解決以往流固耦合仿真中不能模擬固相物體

3、毀傷的缺陷，采用了支持Voronoi隨機分解法的基于位置的動力學來模擬復雜流固耦合行為，成功地實現(xiàn)了流固耦合時固體破碎過程的模擬，增加了模擬進程的真實感，并擴大了其應用領域。
　　為進一步提升仿真計算的效率，在本文第四章，采用了分層邊界體元結合距離域算子來改進流固粒子碰撞檢測效率;采用緊致哈希算法來改進領域粒子的搜索效率。結果表示，我們的改進算法能使鄰域搜索效率比KD-tree算法平均提高36％以上;在空間連續(xù)性上的搜索效率比統(tǒng)一