[发明专利]一种基于热力学模型的固体燃烧过程模拟方法

摘要

本发明提供一种基于热力学模型的固体燃烧过程模拟方法，包括了四个步骤：预计算阶段，用于处理模型表面的几何信息以及模型燃烧后的纹理颜色等细节变化；物体表面的火焰扩散计算阶段，主要根据当前的模型燃烧状态，按照热力学模型迭代计算出下一个时刻火焰在模型表面的燃烧范围；燃烧物体的形变计算阶段，根据火焰扩散范围和燃烧状态，结合模型表面的材质特点计算出模型的形变程度；真实感绘制阶段，根据虚拟场景中物体的燃烧状态，对火焰和模型进行真实感绘制。本发明可完全基于GPU来模拟燃烧过程中火焰在物体表面的扩散、物体因燃烧而发生形变的过程，并可对火焰自身进行逼真渲染，具有实时性好，物理真实感强的特点。

主权项

一种基于热力学模型的固体燃烧过程模拟方法，其特征在于包括以下四个步骤：步骤（1）、燃烧模拟预计算：通过由Normal Map所描述的物体表面细节几何特征，对漫反射纹理进行预处理，计算出燃烧以后物体表面的漫反射纹理，并根据三维网格模型的几何结构，预计算后续仿真所需的三角面片面积的；步骤（2）、物体表面的火焰扩散计算：通过将热力学模型与三维网格模型表面的测地距离计算模型相结合，迭代计算火焰在三维网格模型表面的燃烧扩散状态，并将其以纹理形式储存到显存中，以便于GPU加速计算使用；步骤（3）、燃烧物体的形变计算：根据步骤（2）中计算得到的火焰扩散状态，通过使用弹簧质点模型和描述燃烧形变的物理模型来计算三维网格模型的形变；弹簧质点模型用于计算形变时三维网格模型顶点间的相互作用力，基于可移动欧拉网格的烟雾模拟和燃烧形变模型则主要用于计算燃烧分解导致的形变作用力，计算结果以纹理形式存储到显存中；步骤（4）、火焰和燃烧物体的真实感绘制：使用步骤（1）中预计算得到的漫反射纹理和步骤（2）、步骤（3）中得到的火焰扩散状态和形变状态对虚拟场景中的物体和火焰进行真实感绘制。