基于SPH的流體控制與觸覺(jué)交互研究.pdf

1、基于物理的流體動(dòng)畫(huà)一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中，基于物理的流體控制與交互是流體動(dòng)畫(huà)制作的重要內(nèi)容。該研究在游戲動(dòng)畫(huà)、數(shù)字娛樂(lè)、虛擬仿真等領(lǐng)域具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
　　現(xiàn)有的SPH流體控制方法大多采用控制力的方法來(lái)控制SPH粒子。在控制力的人工粘性力的作用下，會(huì)丟失流體細(xì)節(jié)，而使用低通濾波方法等全局添加流體細(xì)節(jié)的方法則容易破壞流體控制的結(jié)果。為解決這一問(wèn)題，本文用隨機(jī)生成的渦粒子制造湍流以豐富流體細(xì)節(jié)，并在制造湍流的同時(shí)保

2、持形狀細(xì)節(jié)，最后通過(guò)加入CUDA并行計(jì)算框架提升程序的運(yùn)行效率。本文對(duì)網(wǎng)格模型提取外層帶有曲率信息的采樣粒子，再填充模型內(nèi)部的無(wú)曲率的采樣粒子，并把這些粒子作為控制粒子控制流體的流動(dòng)?？刂屏Ｗ邮褂脧椈杉s束的方法提升運(yùn)動(dòng)中的控制粒子的吸引能力，而曲率信息用來(lái)表示在該控制粒子附近的形狀復(fù)雜程度，通過(guò)控制粒子的曲率值來(lái)控制流體表面湍流細(xì)節(jié)的產(chǎn)生以加強(qiáng)流體控制中的動(dòng)態(tài)效果，同時(shí)仍能忠實(shí)于目標(biāo)形狀的形狀細(xì)節(jié)。
　　在虛擬現(xiàn)實(shí)教育和游戲中，常

3、常需要在流體交互時(shí)進(jìn)行攪拌，如游戲中的煉金，煉藥動(dòng)作，如果使用力反饋設(shè)備進(jìn)行攪拌的話，會(huì)給游戲體驗(yàn)者更高的真實(shí)感，提高游戲體驗(yàn)效果。本文研究了SPH流體觸覺(jué)交互的關(guān)鍵技術(shù)，以彌補(bǔ)SPH混合流的真實(shí)交互反饋方面的研究相對(duì)不足的現(xiàn)狀。本文使用力反饋交互設(shè)備Geomagic touch進(jìn)行交互控制研究，該設(shè)備是六自由度力反饋設(shè)備。本文基于混合流模型對(duì)SPH多相流模擬進(jìn)行改進(jìn)，使模擬在保證真實(shí)的多相流混合效果的同時(shí)，盡量簡(jiǎn)化方法以提高效率，并使