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《武汉理工大学》 2006年
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粒子系统及其SPH方法应用的研究与实现

严芳  
【摘要】:我们生活在一个多姿多彩的世界里,这里有白白的云、淅沥的雨、缤纷的烟火、熊熊的火焰……,而这一切如何在计算机的虚拟世界中来实现呢?不用担心,用粒子系统可以实现它们。而且随着计算机图形学领域的高速发展,人们对计算机所产生的视觉效果要求越来越高,不但追求真实性而且交互性也要不断提高。在这种推动力下,粒子系统也势必要朝着更高的目标发展,不只要讲求“形似”,更要有“神似”,这就要求系统中所采用的物理模型要越来越精确,选择适合的模型并且在系统中实现它,以满足人们越来越高的视觉要求成为研究的重点。 论文首先对涉及到的基础知识,如数学、计算机图形学、流体力学等相关知识作了比较详细的介绍,对下面要用到的重要公式都有相应的推导过程,尽量使下文的论述更轻松。 接着介绍了粒子系统的基本理论,着重讲解粒子系统构造模型的基本方法,把粒子系统实际运作分为粒子属性确立、粒子产生、粒子更新、粒子绘制等几个步骤,并对每个操作步骤进行详细说明:将粒子系统分为质点系模型系统和流质系模型系统,阐述这两种模型系统的特点;列举了两个质点系模型粒子系统的例子,对这两个例子按照前面所讲粒子系统运作步骤一步步讲解,展示每一步的操作细则:最后论述在粒子渲染时所用到的图形学技术。 然后对流质系模型粒子系统进行说明,着重是在将流体力学物理模型应用到粒子系统的过程。作为过渡和对比,本章首先讨论了一个用欧拉法实现流体运动的例子,此例虽然也涉及到物理模型,但也仅仅是参考物理公式,只用相关算法代替了公式,并没有真正进行求解;这之后开始粒子系统模拟流体运动的论述,首先提出模拟中所依据的力学物理模型,纳维—斯托克斯连续方程;接着采用SPH方法对方程进行推导,将连续方程转换为离散形式,以便应用进粒子系统;并对具体实现中遇到的主要问题一一加以说明,希望能通过此展示一个大致的思考过程;最后也将涉及到的关键图形学技术原理进行了阐述。 最后是对全文脉络布局安排的说明,并指出其中的创新点及有待改进的地方。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张道建;气力输送管路流型虚拟可视化技术研究[D];山东大学;2007年
2 李显良;粒子系统左心室容积建模技术研究[D];中南大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毛益明,汤文辉;自由表面流动问题的SPH方法数值模拟[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2001年05期
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3 杨克俭,刘舒燕,陈定方;分布交互三维视景行为-特征建模方法研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年11期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 施斌;刘惠义;赵建平;年福纯;;虚拟场景中路径自动选择算法[J];兵工自动化;2011年07期
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10 张俊霞;三维地形可视化及其实时显示方法概论[J];北京测绘;2001年02期
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1 王立权;吴健荣;刘于珑;;蒸汽发生器检修机器人碰撞检测研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
3 孟晓梅;侯学隆;刘文庆;;基于SimGVS的虚拟环境漫游系统[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
4 盛磊;于晓波;刘旨春;高策;;光电经纬仪三维视频模拟仿真系统及遮挡效果的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
5 肖毅华;韩旭;胡德安;;自由表面流动的对称光滑粒子法模拟[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 张鹏;鲍长春;;基于SVD的低复杂度语音特征波形分解方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
7 马润赓;刘少峰;马国锐;;真实地理环境场景库设计及其关键技术[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
8 许伟平;朱庆;张叶廷;;基于胶囊体的三维城市模型实时碰撞检测算法[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
9 胡杰;谢剑薇;王明印;;基于粒子系统及OpenGL的三维火箭尾焰模拟[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
10 曾翠娟;杜传利;;动态GPS自适应卡尔曼滤波算法的FPGA实现[A];第13届全国计算机、网络在现代科学技术领域的应用学术会议论文集[C];2007年
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1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴健荣;蒸汽发生器检修机器人样机研制及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
6 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
7 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
8 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 华岗;地震体数据可视化与分析研究[D];浙江大学;2011年
10 孙超;增强现实环境下基于手势的自然交互[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔树新;可重构动态集成测量方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 邓小铭;基于OpenCV的物体三维检测系统研究[D];南昌航空大学;2010年
3 金耀;虚拟服装网格模型切割及参数化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
4 郭炜杰;基于分形的花式线及其织物外观效果模拟的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
6 谭洪颂;基于GPU加速的真实感渲染系统研究与实现[D];大连理工大学;2010年
7 吕艳;反走样技术和滤波技术在地图可视化表达中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 付浩生;交互式海洋动漫平台场景特效制作[D];中国海洋大学;2010年
9 籍成章;潍坊科技学院虚拟校园的设计与实现[D];中国海洋大学;2010年
10 刘文静;基于虚拟现实技术的校园漫游系统[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任书堂,马小静;左心房容积的超声测定及其在复杂先心病肺血评估中的应用[J];中国超声诊断杂志;2002年05期
2 邹豪,Heang K. Tuy,刘积仁;医学图像三维表面模型重建[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
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5 孟宪海;蔡强;李吉刚;杨钦;陈其明;;面向四面体网格生成的曲面Delaunay三角化算法[J];工程图学学报;2006年01期
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9 张芹;吴慧中;张健;;基于粒子系统的建模方法研究[J];计算机科学;2003年08期
10 王小同,杜芳,潘永仁,范立础;可视化仿真及其应用综述[J];计算机工程;1998年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈蕾;粒子系统理论及其在飞行模拟器实时视景仿真中的应用研究[D];吉林大学;2004年
2 秦彦国;应用三维重建技术优化成人髋关节发育不良假体置换的实验研究[D];吉林大学;2007年
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1 杨辉;气力输送计算机设计计算系统的研制与开发[D];浙江大学;2004年
2 黄会林;飞行模拟器视景系统云层的特效模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
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1 焦培刚;基于SPH的流体仿真数值算法及工程应用研究[D];山东大学;2010年
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1 白云鹏;基于粒子系统的心室动力模型的建立[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李孟国,蔡东明,张征,李蓓;海岸河口二维潮流可视化数学模型[J];海洋通报;2000年06期
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3 于金辉,徐晓刚,彭群生;用随机正弦波拟合卡通流水[J];计算机研究与发展;2001年05期
4 陈前华,邓建松,陈发来;滴水涟漪的计算机动画模拟[J];计算机研究与发展;2001年05期
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6 詹荣开,罗世彬,贺汉根;用粒子系统理论模拟虚拟场景中的火焰和爆炸过程[J];计算机工程与应用;2001年05期
7 刘晓东,蒋立华,赵军军,刘卫宁;一种自适应随机反走样算法[J];计算机工程;2002年04期
8 杨克俭,刘舒燕,陈定方;分布交互三维视景行为-特征建模方法研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年11期
9 张芹,吴慧中,谢隽毅,张正军;基于粒子系统的火焰模型及其生成方法研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年01期
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【相似文献】
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1 万华根,金小刚,彭群生;基于物理模型的实时喷泉水流运动模拟[J];计算机学报;1998年09期
2 胡新荣,李德华;三维动态地形中瀑布的设计与实现[J];CT理论与应用研究;2004年01期
3 阎庆华,林大钧;液压系统管道中水流动画的制作[J];机械工程师;2004年08期
4 陈蕾,陈贺新,王润杰,李松维;在飞行模拟器中实现雪的实时模拟[J];吉林大学学报(工学版);2005年02期
5 费少梅,彭艳莹,陆国栋,刘震涛;基于粒子系统的湍流燃烧火焰的可视化研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年03期
6 赵静谧;张慧;郑国勤;;基于粒子系统的喷泉模拟[J];计算机应用研究;2006年01期
7 朱诗孝;;粒子系统及其在自然现象模拟中的应用[J];软件导刊;2009年12期
8 丁纪云,陈利平,李思昆;基于OpenGL的烟花动态模拟方法的研究与实现[J];计算机工程;2002年04期
9 王治刚,陈和平,刘心雄;基于粒子系统和纹理映射的火焰模拟[J];工程图学学报;2002年04期
10 张新丽,朱大勇;基于泛型技术的参数化粒子系统研究[J];计算机应用;2003年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 欧光习;李胜祥;蔡煜琦;张建锋;;铀成矿流体的研究现状和发展趋势[A];中国矿物岩石地球化学学会第九届学术年会论文摘要集[C];2003年
2 焦善庆;江光佐;杨本立;;三次维里型对比状态方程及维里系数[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2002(9)卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第9届学术研讨会论文集[C];2002年
3 郏从贤;符忠;黄亮锡;;视网膜钝挫伤的生物力学研究[A];第五次全国法医学术交流会论文集[C];1996年
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5 张连昌;沈远超;刘铁兵;李厚民;;胶东蓬家夼式金矿成矿流体T-P-S-X地球化学[A];全国包裹体及地质流体学术研讨会论文摘要[C];2002年
6 倪培;A.H.Rankin;周进;;白云鄂博地区包裹体中捕获的富挥发分、富REE的碳酸岩浆流体[A];全国包裹体及地质流体学术研讨会论文摘要[C];2002年
7 侯海梅;宁云晖;范晓虹;;模型试验在导弹水下发射中的意义[A];2009第十三届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2009年
8 李洪奎;杨锋杰;牛树银;李英平;郝兴中;;山东沂沭断裂带中段金矿床地球化学特征[A];加强地质工作 促进可持续发展——2006年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2006年
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10 陈蕾;陈贺新;王润杰;励映群;;可视环境的仿真中粒子系统的应用[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;从流体中回收和去除铜的方法和系统[N];中国有色金属报;2003年
2 CN23773432Y;流体电子灌装阀的机械结构[N];中国包装报;2000年
3 ;流体电子灌装阀的机械结构[N];中国包装报;2003年
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5 李小伟 纪秀君;立足“教训研”结合 创建一流体育大学[N];中国教育报;2003年
6 邱阳;流体声能技术应用广泛[N];科技日报;2004年
7 王驹;从“固体”到“流体”的转折[N];中国矿业报;2002年
8 记者 李菲通讯员 冯文华;“精功”海水淡化技术全球独家[N];绍兴日报;2007年
9 顾定槐;陶氏功能性流体:再创应用佳绩[N];中国化工报;2008年
10 明基电通中国营销总部总经理 曾文祺;延伸过去 没有未来[N];中国房地产报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈蕾;粒子系统理论及其在飞行模拟器实时视景仿真中的应用研究[D];吉林大学;2004年
2 王合闯;太阳风系统仿真与关键技术研究[D];成都理工大学;2012年
3 张芹;不规则模糊物体建模理论及其在虚拟战场中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
4 杨荣;一维非弹性粒子系统中的动力学研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 王峰;云南白秧坪银多金属矿床形成的地球化学机制[D];成都理工大学;2004年
6 申玉科;胶西北金矿集中区构造—蚀变网络研究[D];中国地质大学(北京);2006年
7 周丽琨;虚拟现实系统中不规则形体的几何表现[D];武汉理工大学;2003年
8 乔海明;新疆吐哈盆地十红滩铀矿床的流体—有机质—生物成矿作用研究[D];西北大学;2006年
9 王灏;体视学虚拟实验模型的计算机仿真设计与实现[D];南方医科大学;2008年
10 孙炜;甲醇和水等流体微观结构和动力学性质的分子动力学模拟[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严芳;粒子系统及其SPH方法应用的研究与实现[D];武汉理工大学;2006年
2 朱军;战术条件下分布式虚拟战场环境的构建[D];大连理工大学;2005年
3 彭艳莹;基于粒子系统的内燃机燃烧可视化研究[D];浙江大学;2003年
4 李露;塔式起重机模拟器场景中特效技术的研究与实现[D];武汉理工大学;2011年
5 张小辉;虚拟交通场景中的雨雪仿真[D];西南交通大学;2010年
6 葛芳;不规则物体烟花、水波的模拟[D];安徽大学;2010年
7 吴银霞;基于OpenGL的3D粒子特效系统设计与实现[D];电子科技大学;2009年
8 王浩宇;白磷燃烧所产生的烟雾模拟[D];东北师范大学;2010年
9 程王林;流体交互模拟研究[D];天津大学;2010年
10 朱赫伟;基于粒子系统的沉淀模拟[D];东北师范大学;2010年
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