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《基于sph的流體控制與觸覺交互研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于SPH的流體控制與觸覺交互研究FluidcontrolandhapticinteractionbasedonSPH領(lǐng)域：計算機技術(shù)作者姓名：張梟勇指導(dǎo)教師：劉世光教授企業(yè)導(dǎo)師：張宏濤高工天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二零一五年十一月摘要基于物理的流體動畫一直是計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，其中，基于物理的流體控制與交互是流體動畫制作的重要內(nèi)容。該研究在游戲動畫、數(shù)字娛樂、虛擬仿真等領(lǐng)域具有較強的應(yīng)用價值?，F(xiàn)有的SPH流體控制方法大多采用控制力的方法來控制SPH粒子。在控制力的人工粘性力的作用下，會丟失流體細節(jié)，而使用低通濾波方法等全局添加流體細節(jié)的方法
2、則容易破壞流體控制的結(jié)果。為解決這一問題，本文用隨機生成的渦粒子制造湍流以豐富流體細節(jié)，并在制造湍流的同時保持形狀細節(jié)，最后通過加入CUDA并行計算框架提升程序的運行效率。本文對網(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?？刂屏Ｗ邮褂脧椈杉s束的方法提升運動中的控制粒子的吸引能力，而曲率信息用來表示在該控制粒子附近的形狀復(fù)雜程度，通過控制粒子的曲率值來控制流體表面湍流細節(jié)的產(chǎn)生以加強流體控制中的動態(tài)效果，同時仍能忠實于目標形狀的形狀細節(jié)。在虛擬現(xiàn)實教育和游戲中，常常需要在流體交互時進行
3、攪拌，如游戲中的煉金，煉藥動作，如果使用力反饋設(shè)備進行攪拌的話，會給游戲體驗者更高的真實感，提高游戲體驗效果。本文研究了SPH流體觸覺交互的關(guān)鍵技術(shù)，以彌補SPH混合流的真實交互反饋方面的研究相對不足的現(xiàn)狀。本文使用力反饋交互設(shè)備Geomagictouch進行交互控制研究，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SPH多相流模擬進行改進，使模擬在保證真實的多相流混合效果的同時，盡量簡化方法以提高效率，并使用統(tǒng)一粒子模型實現(xiàn)場景中各種粒子的模擬以處理固液耦合，通過濾波器將剛體粒子所受的合力以高頻率傳回力反饋設(shè)備以實現(xiàn)平滑的觸覺體驗，本文的方法最終
4、提供了一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境中攪拌混合液體的交互體驗。關(guān)鍵詞：流體控制，粒子采樣，湍流，CUDA，力反饋，混合流IABSTRACTPhysics-basedfluidanimationisahottopicincomputergraphicsdomain.Physics-basedfluidcontrolandinteractionareimportantpartsofthefluidanimation.Physics-basedfluidcontrolandinteractionhasresearchpotentialoncomputeranimation
5、,digitalentertainment,virtualreality,etc.SincemostoftheexistingSPHfluidcontrolmethodsemploythestrategyofcontrolforcetocontrolfluidparticles.Theartificialviscosityintroducedbycontrolforcewouldleadtothelossoffine-scaledetails.Althoughtheintroductionofthelow-passfiltercanadddetails
6、,itmayeasilydestroythetargetshape.Toremedytheaboveproblems,wegeneratevortexparticlesrandomlytointroduceturbulencedetailstorichfluiddetails,meanwhilemaintainingtheshapedetails.WerunSPHfluidsimulationonCUDAandgreatlyimprovetheefficiencyoffluidcontrol.Wesamplethecontrolparticleswit
7、hcurvatureinformation,andfilltheshapemodelbycontrolparticleswithoutcurvature.Controlparticles’springforcesconstraintcanimprovetheattractforceeffectofmovingcontrolparticles.Curvatureinformationofcontrolparticlescanrepresenttheshapecomplexity,controlparticles’curvaturecancontrolth
8、egenerationofturbulenceonthecontrolledfluid’ssu
