【优秀硕士博士论文】基于navier-stokes方程的烟雾湍流效果模拟 毕业答辩2014

基于Navier-Stokes方程的烟雾湍流效果模拟,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,2,研究背景,电影、游戏,3,研究背景,Navier-Stokes方程,4,平流项,压力项,扩散项,外力项,不可压缩条件,研究背景,历史发展根据解法有限元法（FEM）有限差分法（FDM）有限体积法（FVM）模拟类型网格法（grid/mesh）粒子法（SPH）,5,研究背景,效果好，但效率十分低下,6,高分辨率,大规模粒子,研究背景,效率较高，但是效果较差,7,低分辨率,小规模粒子,研究背景,矛盾比较网格比粒子效果好粒子通常比网格效率高,效果,效率,VS,8,研究背景,结合网格和粒子优点,9,研究现状,湍流模型雷诺兹平均数（Reynolds averaging）湍流粘度应力张量（turbulent stress tensor）,10,研究现状,湍流模拟难点噪声的选取湍流模型与能量谱湍流模拟的类型,柏林噪声？其它噪声？,？,11,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,12,主要工作,实现小波噪声模拟湍流合成烟雾湍流,13,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,14,柏林噪声缺点,只包含在2的N次方周围的频带每个频带包含了较宽的频率范围,带宽限制不是非常严格,Nyquist极限,低频（细节）,高频（锯齿）,小波噪声,严格带宽受限,15,小波噪声频谱示意图,柏林噪声 频谱示意图,小波噪声,生成随机噪声下采样图像上采样图像生成小波噪声,下采样,上采样,减去,=,16,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,17,湍流的特性,螺旋性： 流体的不可压缩条件 时间相干性：频谱分布： 空间分布：,18,湍流 模型,两方程模型,粘度扩散项,生成项,耗散项,K表示湍流势能表示的湍流结构的耗散,19,纽带,湍流 模型,两方程模型,粘度扩散项,生成项,耗散项,K表示湍流势能表示的湍流结构的耗散,20,粘度扩散项,简化的湍流 模型,粘度扩散项,生成项,耗散项,21,空间分布,K表示湍流势能表示的湍流结构的耗散,湍流能量频谱,湍流能量的流动能量区间：能量行为过分地依赖于流动的几何性质惯性子区间：能量前向散射，与时间无关，稳定扩散区间：分子间粘度影响，毫米数量级以下,22,湍流能量频谱,柯尔莫戈洛夫（Kolmogorov）定律,波形数,常数,耗散值,频谱分布,23,合成湍流,湍流速度场纹理,24,流场的组合,流程图,25,流场的组合,时间相干性,26,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,27,实验结果,32*32*32网格 + 湍流粒子效果图,28,实验结果,32*32*32 普通网格方法 求解N-S方程三维烟雾,29,实验结果,64*64*64 普通网格方法 求解N-S方程三维烟雾,30,实验结果,对比,31,实验结果,对比,32,目录,1.绪论2.主要工作3.小波噪声4.烟雾湍流5.实验结果6.总结与展望,33,总结与展望,解决的问题实现了小波噪声实现的烟雾细节上的湍流效果提高了烟雾实现的效率一定程度上缓解了效果与效率之间的矛盾把网格方法和粒子方法结合了起来展望使用GPU或者CPU并行计算和加速结构使用体绘制技术,34,谢谢各位老师！,Make Presentation much more fun,实验结果,运行环境,36,烟雾湍流,绘制烟雾湍流,37,烟雾湍流的绘制,后处理方法,38,实验结果,128*128*128扁平化小波噪声效果图,39,小波噪声,上采样下采样,B样条曲线（B-spline curves）,