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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:葉靖傑
研究生(外文):Ching-Chieh Yeh
論文名稱:SurfacesApproximationofFluids
論文名稱(外文):流體近似曲面
指導教授:鄭進和
學位類別:碩士
校院名稱:輔仁大學
系所名稱:資訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:流體模擬近似曲面
外文關鍵詞:Fluid SimulationImplicit functionpotential functionNavier-Stokes Equationsiso-valueparticles systemIso-SurfacesIso-Countour
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當我們在流體的環境中隨機地去產生並配置流體粒子,對於這些個流體粒子各自的散亂運動是遵守著Navior-Strokes equations,所以流體運動的模式就像真實世界的流體一樣可能會有聚集或者是飛濺的現象,因此造成了流體曲面的不完全連續。
所以,為了去找出適合且接近真實曲面的不連續流體曲面,於是我們結合了Potential function scalar field function 和Particles System的方法去求得可以產生近似於流體曲面的implicit functions,繼而用Marching Cubes Algorithm[9] 去產生平滑且精細的真實流體曲面。

1. 簡介 1
2. 相關的研究 4
2.1 SPASHING LIQUIDS 5
2.2 SMOKE 6
2.3 CLOUDS 7
2.4 LIQUIDS 8
2.5 SURFACE RECONSTRUCTION 9
3. VISUAL SIMULATION OF FLUIDS 11
3.1 流體運動模擬流程 12
3.1.1 GRIDS狀態的設定 13
3.1.2 NAVIER-STOKES EQUATIONS 15
3.1.3 GRIDS速度 17
3.1.4 GRIDS流量與壓力的計算 20
3.1.5 SURFACE GRIDS速度的計算: 22
3.1.6 內插法求粒子分量速度 24
3.2 流體近似曲面 26
3.2.1 POTENTIAL FUNCTIONS OF FLUID PARTICLES 27
3.2.2 DISCRETE ENERGIES OF FLUID PARTICLES 30
3.2.3 ISO-SURFACES OF FLUID PARTICLES 31
3.2.4 ISO-VALUE RESOLUTION 33
4. 實驗結果 39
4.1 不同數量PARTICLES的實驗 40
4.2 流體動畫的實驗 53
5. 結論 55
參考文獻 57
附錄A: 60
1. Metaball 60
2. Blobby Molecules 60
3. Soft Objects 61

[1] Carr, J.C., Beatson, R.K., Cherrie, J.B., Mitchell, T.J., Fright, W.R., McCallum, B.C. and Evans, T.R. “Reconstruction and Representation of 3D Objects with Radial Basis Functions”, ACM SIGGRAPH 01, 67-76 (2001).
[2] Dinh, H.Q., Turk, G. and Slabaugh, G. “Reconstructing Surfaces Using Anisotropic Basis Functions”, Proceedings International Conference on Computer Vision 2001 (2001).
[3] Dobashi, Y., Kaneda, K., Yamashita, H.,Okita, T. and Nishita, T. “A Simple, Efficient Method for Realistic Animation of Clouds”, ACM SIGGRAPH 01, 19-28 (2001).
[4] Fearing, P., “Computer Modelling of Fallen Snow”, ACM SIGGRAPH 00, 37-46 (200).
[5] Fedkiw, R., Stam, J. and Jensen, H.W., “Visual Simulation of Smoke”, ACM SIGGRAPH 01, 15-22 (2001).
[6] Foster, N. and Fedkiw, R., “Practical Animation of Liquids”, ACM SIGGRAPH 01, 23-30 (2001).
[7] Foster, N. and Metaxas, D., “Controlling Fluid Animation”, Computer Graphics International 97, 178-188 (1997).
[8] Foster, N. and Metaxas, D., “Realistic Animation of Liquids”, Graphical Models and Image Processing 58, 471-483 (1996).
[9] Lorensen, W.E. and Cline, H.E., “Marching Cubes:a high resolution 3D surface reconstruction algorithm”, Computer Graphics, Vol 21, No. 4, 163-169 (Proc. of SIGGRAPH ) (1987).
[10] Nichols, B.D. “Calculating Three Dimensional Free Surface Flows in the Vicinity of Submerged and Exposed Structures”, J. Comp. Phys., 12,pp. 234-245 (1973).
[11] O’Brien, J. and Hodgins, J., “Dynamic Simulation of Splashing Fluids”, Computer Animation 95, 198-205 (1995).
[12] Stam, J., “Interacting with Smoke and Fire in Real Time”, Communications of the ACM, Vol 43, No.7, 77-83 (2000).
[13] Turk, G. and O’Brien, J., “Shape Transformation Using Variational Implicit Functions”, ACM SIGGRAPH 99, 1-8 (1999).
[14] Turk, G. and O’Brien, J., “Variational Implicit Surfaces”, Tech Report GIT-GVU-99-15, Georgia Institute of Technology, May 1999, 9 pages (1999).
[15] White, F., “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill, New York, (1994).
[16] Yugve, G. and Turk, G., “Creating Smooth Implicit Surfaces from Polygonal Meshes”, Technical Report 99-42, Graphics Visualization, and Usability, Georgia Institute of Technology, (1999).

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