一种用于实时模拟布料与流体交互的算法研究

针对目前布料与流体交互时出现的流体穿透和布料自碰撞问题,提出一种用于实时模拟布料与流体交互的方法.首先,根据布料的网格拓扑结构引入拉伸约束和弯曲约束对弯曲力以及拉伸力进行建模;其次,采用膨胀式连续碰撞检测方法检测布料与流体间的碰撞,并使用基于惩罚的接触力来处理碰撞响应,解决了高速度流体与布料发生碰撞时的穿透问题;最后,引入交互因子记录布料与流体的首次接触时间,采用扩张的k-DOPs层次包围体结构对布料上的所有几何元素进行相交检测,并采用施加约束的方法处理发生碰撞的质点的位置和速度,保证了检测速率并解决布料自碰撞的问题.实验结果表明,该方法能够准确检测到流体穿透和布料自碰撞的问题,并对交互时的相互作用做出正确的碰撞响应,且该方法具有实时性、效率高和通用性等优点.