一种基于SPH的真实感湍流模拟方法

摘要

本发明是一种基于SPH的真实感湍流模拟方法，针对传统SPH方法在模拟湍流时由于其扰动剧烈导致的涡不稳定问题，提出了一种具体改进方法，从而获得更稳定、持久的涡。首先，基于纳维‑斯托克斯方程建立SPH湍流模型，并针对碰撞检测计算代价过大的问题，引入PBF理论方法进行加速，通过直接矫正粒子位置来减少传统方法中计算碰撞力的花销，但是该方法会引入额外的阻尼，导致涡易消散；其次，针对涡易消散的问题，额外引入了涡约束，使用表面离散度来指引湍流表面涡生成的位置，通过湍流力修正粒子的运动方向。实验结果表明，应用该方法模拟湍流能保证较好的稳定性与真实感，平均帧率能够达到30.10fps的实时模拟速度，涡现象较传统模型更为完整。