基于改进SPH方法的手术烟雾模拟研究

烟雾仿真一直是计算机图形学研究的热点和难点.手术过程中,医生通过电刀、激光切割器官、脂肪灼烧会产生烟雾.对手术烟雾分析,首先提出模拟所依据的力学物理模型,纳维-斯托克斯连续方程;然后采用SPH方法对方程进行求解,确定求解压力项、粘滞项所采用的光滑核函数.为了提高计算精度和计算效率,提出一种新的光滑长度修正方法.通过临近网格搜索最近相邻粒子,缩小最近相邻粒子搜索范围,提高运算效率.引入边界虚粒子解决边界缺陷等问题.最后根据SPH方法得到特定时刻粒子位置、速度等状态信息,即可对烟雾粒子进行三维显示,最终实现烟雾流动现象的仿真.细节效果较好,实时性可以接受,验证了该方法的有效性.