| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-19页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外的研究现状 | 第11-16页 |
| 1.2.1 计算流体力学发展概况 | 第11-12页 |
| 1.2.2 流体仿真技术研究概况 | 第12-14页 |
| 1.2.3 渲染技术研究概况 | 第14-15页 |
| 1.2.4 光线投射与光线追踪 | 第15-16页 |
| 1.2.5 GPU编程技术的发展 | 第16页 |
| 1.3 论文的主要工作与创新 | 第16-17页 |
| 1.3.1 论文的主要工作 | 第16-17页 |
| 1.3.2 论文的创新点 | 第17页 |
| 1.4 论文的结构安排 | 第17-19页 |
| 第二章 基于物理的流体仿真基础 | 第19-37页 |
| 2.1 Navier-Stokes方程简介 | 第19-25页 |
| 2.1.1 N-S方程相关符号的说明 | 第19-20页 |
| 2.1.2 N-S方程的推导 | 第20-23页 |
| 2.1.2.1 动量方程 | 第21页 |
| 2.1.2.2 压力项 | 第21页 |
| 2.1.2.3 粘滞项 | 第21-22页 |
| 2.1.2.4 外力项 | 第22页 |
| 2.1.2.5 对流项 | 第22页 |
| 2.1.2.6 不可压方程 | 第22-23页 |
| 2.1.3 拉格朗日观点和欧拉观点 | 第23-25页 |
| 2.1.3.1 拉格朗日观点 | 第23-24页 |
| 2.1.3.2 欧拉观点 | 第24-25页 |
| 2.2 基于物理的流体仿真方法 | 第25-29页 |
| 2.2.1 欧拉法 | 第25-26页 |
| 2.2.2 拉格朗日法 | 第26-27页 |
| 2.2.3 Lattice Boltzmann方法 | 第27-28页 |
| 2.2.4 三种方法的比较 | 第28-29页 |
| 2.3 基于GPU的渲染 | 第29-34页 |
| 2.3.1 GPU渲染流水线 | 第29-31页 |
| 2.3.2 顶点着色器 | 第31-32页 |
| 2.3.3 像素着色器 | 第32-33页 |
| 2.3.4 纹理 | 第33-34页 |
| 2.4 渲染算法 | 第34-35页 |
| 2.4.1 扫描线渲染 | 第34页 |
| 2.4.2 辐射着色 | 第34-35页 |
| 2.4.3 光线跟踪 | 第35页 |
| 2.4.4 光线投射 | 第35页 |
| 2.5 本章小结 | 第35-37页 |
| 第三章 流体仿真渲染准备及光线跟踪的改进 | 第37-53页 |
| 3.1 流体仿真渲染准备 | 第37-44页 |
| 3.1.1 仿真网格 | 第37-38页 |
| 3.1.2 Helmholtz-Hodge分解定理 | 第38页 |
| 3.1.3 N-S方程的简化及计算 | 第38-43页 |
| 3.1.3.1 计算平流项 | 第39-42页 |
| 3.1.3.2 计算压力项 | 第42-43页 |
| 3.1.3.3 计算外力项 | 第43页 |
| 3.1.3.4 投影运算 | 第43页 |
| 3.1.4 流体边界条件 | 第43-44页 |
| 3.2 改进的光线追踪算法 | 第44-52页 |
| 3.2.1 基本原理 | 第44-45页 |
| 3.2.2 算法基本流程 | 第45-46页 |
| 3.2.3 局部光照的计算 | 第46-47页 |
| 3.2.4 反射光的计算 | 第47页 |
| 3.2.5 折射光的计算 | 第47-49页 |
| 3.2.6 终止条件 | 第49页 |
| 3.2.7 对光线跟踪的改进 | 第49-52页 |
| 3.3 本章小结 | 第52-53页 |
| 第四章 光线投射算法及改进 | 第53-63页 |
| 4.1 光线投射算法 | 第53-57页 |
| 4.1.1 基本原理 | 第53页 |
| 4.1.2 透明度与采样合成 | 第53-54页 |
| 4.1.3 沿光线采样 | 第54-55页 |
| 4.1.4 光线投射终止 | 第55页 |
| 4.1.5 算法流程 | 第55-57页 |
| 4.2 对颜色叠加控制的改进 | 第57-59页 |
| 4.2.1 简化的Phong光照模型 | 第58-59页 |
| 4.3 完善流体渲染 | 第59-62页 |
| 4.3.1 基本方法 | 第59-60页 |
| 4.3.2 裁剪 | 第60-62页 |
| 4.4 本章小结 | 第62-63页 |
| 第五章 渲染系统的设计与实现 | 第63-75页 |
| 5.1 需求分析 | 第63页 |
| 5.2 系统设计 | 第63-65页 |
| 5.3 流体渲染系统的设计与实现 | 第65-72页 |
| 5.3.1 仿真模块的设计及实现 | 第65-67页 |
| 5.3.2 渲染模块的设计及实现 | 第67-72页 |
| 5.4 系统测试与结果分析 | 第72-74页 |
| 5.5 本章小结 | 第74-75页 |
| 第六章 总结与展望 | 第75-77页 |
| 6.1 本文总结 | 第75页 |
| 6.2 未来展望 | 第75-77页 |
| 致谢 | 第77-78页 |
| 参考文献 | 第78-82页 |