第29卷 第7期 计算机辅助设计与图形学学报
书是人类进步的阶梯>zoe vossVol. 29 No.7 2017年7月
Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics
Jul. 2017
收稿日期: 2016-07-11; 修回日期: 2017-01-19. 基金项目: 国家自然科学基金(61532002, 61272199, 61672237); 国家“八六三”高技术研究发展计划(2015AA016404); 教育部博士点基金(20130076110008). 张申帆(1993—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为流体仿真; 李 晨(1990—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为流体仿真; 王长波(1976—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, CCF 会员, 论文通讯作者, 主要研究方向为计算机图形学、数字媒体、信息可视化、数据分析、虚拟现实.
考虑热传导与动态黏度的真实感流体仿真
张申帆, 李 晨, 王长波*游戏成瘾精神疾病
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(华东师范大学计算机科学与软件工程学院 上海 200062) (u.edu)
摘 要: 针对流体仿真过程中的热传导现象, 引入离散的热传导模型与动态黏度的计算, 提出对流体运动及相变过程进行真实感仿真的方法. 首先基于光滑粒子流体动力学模型, 对流体内部及流体与外界的热传导过程进行离散建模; 然后通过计算动态黏度来表达流体运动过程中的细节; 最后利用GPU 将算法并行处理以提升整体效率, 实现了不同情况下流体与外界的热传导、黏度变化及仿真. 仿真结果表明, 该方法可以真实、高效地反映现实场景中的现象.
kingwood关键词：流体仿真; 光滑粒子流体动力学; 热传导; 相变; 动态黏度 中图法分类号：TP391.41
webmoneyRealistic Fluid Simulation Considering Heat Conduction and Variable Viscosity
Zhang Shenfan, Li Chen, and Wang Changbo *
(School of Computer Science and Software Engineering, East China Normal University, Shanghai 200062)
Abstract: For heat conduction in fluid simulation, this paper introduces a discrete heat conduction and variable viscosity model to simulate the dynamics and pha transition of fluid. First, bad on smoothed particle hydro-dynamics, we model the heat conduction discretely in the fluid body and on the interfaces between fluid and solid. Then we prent the details of the fluid dynamics through vari
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able viscosity. Finally, parallel processing in GPU is ud to improve the efficiency of our method and simulate the heat conduction and viscosity change of fluid under different circumstances. The experimental results show that our method can simulate the phenomena in real world realistically and efficiently.
Key words: fluid simulation; smoothed particle hydrodynamics; heat conduction; pha transition; variable viscosity 流体运动作为自然界普遍的物理现象, 其仿真技术一直都是计算机图形学领域一个重要的研究方向, 并且在影视制作、游戏开发、虚拟现实等领域都有着广泛的应用前景. 基于物理的流体模拟主要通过求解流体力学中经典的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程来进行, 目前较流行的2种方法分别为拉格朗日法[1-2]及欧拉法[3]. 其中拉格朗日法使用粒子系统模拟流体, 概念易于理解, 并且在处理细节及较大形变等方面表现突出, 是
weaker>茶杯的英文目前应用较为广泛的一种模拟方法.
遇见比尔光滑粒子流体动力学(smoothed particle hy-dro-dynamics, SPH)方法作为一种拉格朗日方法常用来模拟流体的运动规律. 随着大众对真实感的进一步需求, 仅仅考察流体的速度、位移已满足不了大众的视觉体验. 因而流体的温度、状态等其他物理属性也必须考虑, 以展示流体运动的细节. 同时, 当某些流体的温度发生改变时, 其自身黏度往往也随之改变, 尤其在诸如火山爆发、蜂蜜溶解、
