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真实感固流交互动画的统一物质点法模拟 被引量:1

Unified Material Point Method for Realistic Simulation of Fluid-Solid Interaction
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摘要 固流交互模拟是基于物理的流体模拟技术的重要研究内容,其中如何解决非穿透和滑移接触是难点。为此,提出一种真实感固流交互动画的统一物质点法模拟方法。首先,给出一种基于物质点法的快速微可压缩流体模拟方法,并在统一背景欧拉网格上对固体和流体动量方程进行求解;其次,检测固流接触区域并在其上构建局部多重背景网格,给出一种动量守恒保持的速度修正方法对固体和流体各自网格结点进行速度修正,从而实现固流交互的非穿透和滑移接触效果模拟。实验结果表明,该方法可以模拟稳定、真实的固流交互动画,适用于计算机图形学和虚拟现实领域中的真实感模拟应用。 The simulation of fluid-solid interaction is an important research topic of physically based simulation technology.It is particularly difficult to solve the problems of non-penetration and slip contact at the interface.This paper puts forward a unified material point method(MPM)for realistic simulation of fluid-solid interaction animation.First,we propose an MPM-based method for simulating weakly compressible fluid,and solve the momentum equation of fluid and solid on the unified background grid.Second,we construct multiple background grids in fluid-solid contact regions,and propose a momentum-conserving velocity-position correction scheme to prevent the penetration artifacts and simulate slip contact.The results demonstrate that the proposed method produces stable and realistic fluid-solid coupling animations which can be applied to computer graphics and virtual reality.
作者 邵绪强 郑凯玄 徐伟峰 赵文清 SHAO Xu-qiang;ZHENG Kai-xuan;XU Wei-feng;ZHAO Wen-qing(School of Control and Computer Engineering,North China Electric Power University,Baoding Hebei 071003,China)
出处 《图学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期497-502,共6页 Journal of Graphics
基金 河北省自然科学基金项目(F2016502069) 国家自然科学基金项目(61502168) 北京市自然科学基金项目(4182018) 中央高校基本科研业务费专项资金(2018MS068)
关键词 物质点法 固流交互 流体模拟 物理模拟 material point method fluid-solid coupling fluid simulation physically based simulation
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