用VRML实现交互式动态流体仿真

摘要

流体的动态显示在工程和科学可视化、计算机辅助设计以及游戏动画中有着广泛的应用.VRML是一种交互式三维造型描述语言,主要用于实现网页中的虚拟场景以及三维动画效果.本文探求一种简洁的方式来实现VRML中较为逼真的动态流体显示,并将实时性、交互性和封装性作为三个最重要的目标.基本的设计思想是:使用JavaScript脚本语言计算二维波方程的有限差分格式,然后通过万能网格显示计算结果.只要将万能网格的折角设置得足够大就可以获得非常好的平滑效果,这样就没有必要对每个顶点求解法向量,从而降低了计算开销.由于流体的运动是通过实时计算产生的,引入触摸传感器之类的交互手段来改变运动趋势就成可能.最后使用原型机制将整个算法封装为一个拥有完善对外接口的可重用构件,在形式上相当于面向对象技术中的自定义类,输入不同的初始化参数就可以产生不同效果的流体实例。