吕梦雅，孙旭东，甄志华，唐 勇,*，郭慧玲,3

(1. 燕山大学 信息科学与工程学院，河北 秦皇岛066004； 2. 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室，河北 秦皇岛066004； 3. 河北环境工程学院 信息工程系，河北 秦皇岛066102)

0 引言

流体仿真一直是计算机图形学领域研究的热点之一，烟雾作为流体的一种重要表现形式，具有多变性以及易受外界环境影响等特点，因此对于烟雾的真实感模拟非常困难，而关于烟雾融合的实时绘制则更具挑战性。

近年来，国内外的研究者陆续投身到对烟雾的模拟当中，他们利用粒子系统、元胞自动机、扩散过程模型、光照模型等方法进行烟雾的实时性绘制。2005年，Feldman等人[1]改进了物理网格，使用不规则四面体网格搭建烟雾模型，在很大程度上提高了仿真效果的真实性，同时，该方法可以减少计算量，仿真结果也比较稳定。2007年，秦培煜等人[2]提出了一种基于物理模型的烟雾的实时数值模拟方法，利用破开算子法分别对外力项、对流项和投影项进行求解，保证了模拟的实时性，但是丢失了流体表面的部分细节。2010年，Lentine等人[3]通过粗化欧拉流体网格求解压力项，降低了求解泊松方程所需的时间，同时仍可保持流体模拟的细节，但该算法在精细网格上不能保证实时性。2010年，Kang等人[4]提出了一种将距离函数和体积分数结合起来混合多流体模拟的方法，使混溶流体之间可以平滑过渡，但是忽视了不同流体间的相互作用力。2012年，吕梦雅等人[5]提出了一种基于流体力学方程的烟雾模拟方法，实现了烟雾与风场的交互，但是对于烟雾在风场中的描述不准确。……