基于SPH的三维流体模拟

摘要

流体模拟是计算机图形学和虚拟现实技术的一个研究热点和难点,针对目前的流体模拟真实感不够强,不能描述流体表面破碎的缺陷,根据流体的物理模型,采用基于光滑粒子动力学(SPH)的方法实现了三维流体的模拟.算法的核心思想就是将流体视为一系列"粒子"的集合,粒子的物理量及其空间导数是通过搜索光滑半径内与其相互作用的粒子的物理量进行插值得到.此举可以简化拉氏流体力学偏微分方程组求解过程.与传统的流体模拟方法相比,采用SPH算法所得到的模拟结果不仅可以比较真实地模拟流体流动的效果,而且还能实现流体表面的剧烈变形,甚至表面破碎(如浪花飞溅效果).试验结果表明采用的算法在流体自由表面描述的逼真度上具有十分明显的优势.