一种基于粒子系统的交互式导弹尾焰模拟方法

发布时间：2020-04-13 19:16

【摘要】：随着计算机技术及空间建模技术的迅猛发展,动态三维场景建模成为当前计算机图形学、虚拟现实技术(VR)、3D游戏等领域的研究热点。一方面,随着用户需求的不断提高,高质量的动态仿真效果成为提升用户体验的关键技术之一。另一方面,随着军事仿真、三维建模技术的不断完善,真实火焰模型构建成为可以实现的技术,因此建立交互式三维可视化动态火焰己经成为可视化领域的共同期望。本文从不同火焰的造型方法入手,深入探究火焰模拟方法的原理,提出一种基于粒子系统的三维交互式导弹尾焰模拟方法。在研究过程中,本文重点研究火焰模型的建模特点,结合相应的场景模式。研究主要内容如下:第一步,分析现有的主要火焰建模方法,根据不同的运动控制特点及火焰成型方式对分形法、构造法、网格法及拉格朗日法的求解步骤进行具体分析。重点介绍粒子系统的原理及主要模块,分析粒子控制流程,总结粒子方法对整体实验的贡献。第二步,根据本文提出的思想,对流体力学方程优化求解,并对整体的流程进行具体的分析,在流体力学理论基础上对粒子的运动加以控制,使其满足流体运动规律,从而实现物理火焰模型的构建。采用粒子系统对火焰进行模拟,从粒子初始化、粒子发射、粒子控制、纹理映射四个方面对整个三维火焰模型进行控制。第三步,引入三维漫游系统构建方法,利用大型三维游戏中常用的天空盒技术进行场景布局,并加入相机漫游系统实现人机交互。在此基础上导入MilkShape3D导弹数据模型,将模型与场景无缝连接,为三维导弹尾焰的喷射过程创造匹配的环境条件。最后,对系统的框架进行详细的阐述,将模拟结果与真实导弹尾焰进行对比,并在此基础上将本文与其它相关研究的结果进行量化对比,对比实验结果,本文方法显著提高了绘制效率。对实验数据的产生原因、数据结果进行分析,总结实验的优点和不足。
【图文】：

图 1.1 文献[9]火团造型众所周知，有机物在空气中不充分燃烧会产生大量的烟雾现象，在爆炸、潮湿的中更为显著，因此烟雾建模是火焰模型研究的重要分支，在一些火焰仿真中加入精烟雾弥漫现象能够大幅度提高火焰模型的真实感，进而从细节层次上把握燃烧这一

境中更为显著，因此烟雾建模是火焰模型研究的重要分支，在一些火焰仿真中加入精确的烟雾弥漫现象能够大幅度提高火焰模型的真实感，进而从细节层次上把握燃烧这一复杂运动现象的精髓。图 1.2 为文献[24]中的爆炸烟雾模型，，研究使用 180×260×180 网格，粒子数为 6000，图中由左至右依次为烟雾随时间变化产生的扩散现象，该方法在烟雾中加入了阴影效果，能够实现视觉上的以假乱真。图 1.2 文献[24]中的烟雾扩散模型图 1.3 中显示的是核弹爆炸过程中的蘑菇云效果图，建模使用 CG（C For Graphic）高级编程语言，代码具有良好的通用性和可移植性。从图中可以看出火团在不同的区域
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ760;TP391.9

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本文编号：2626337