基于粒子系統(tǒng)的全球流場可視化.pdf

1、全球流場的研究可以應用到全球氣候變化、航運、海上搜救等多個領(lǐng)域，為了認識和挖掘流場的規(guī)律，人類嘗試著利用視覺元素直觀的表達流場，流場可視化應運而生?；跉W拉場的箭頭法、紋理法等流場表達方法并不能提供給觀察者具有沉浸感的虛擬環(huán)境，于是許多學者從空間中流場的表達轉(zhuǎn)向拉格朗日場中流體質(zhì)點的研究，借助流體質(zhì)點的運動狀態(tài)反映流場的變化。
　　粒子系統(tǒng)正是從質(zhì)點的角度出發(fā)，運用大量隨機動態(tài)質(zhì)點表達不規(guī)則模糊事物，從而能夠很好地模擬風、火、云等

2、自然景象。本文從研究流體質(zhì)點的運動入手，設(shè)計了粒子出生、發(fā)展到消亡的生命周期，基于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的流體動力模型，將狀態(tài)相關(guān)粒子系統(tǒng)引入到全球流場的可視化表達。
　　針對全球海量流場數(shù)據(jù)實時計算、渲染的要求，一方面從優(yōu)化粒子追蹤算法出發(fā)，在分析常用的粒子追蹤算法的基礎(chǔ)上提出了自適應步長的改進方法，并通過實驗驗證了該算法的可行性;另一方面引入GPU并行計算，借助GPU強大的并行計算能力實現(xiàn)粒子追蹤和粒子渲染，從而有效的解決了系統(tǒng)的計算瓶頸。