【摘 要】
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计算机图形学的研究难点和热点之一就是自然现象真实感模拟。水力侵蚀地形是现实生活及虚拟场景中常见的一种自然现象，其中泥石流最为典型。由于泥石流对人与自然的危害巨大，因此真实感水力侵蚀地形的模拟在影视特效、灾害科普教育、虚拟现实等领域有重要研究意义。 本文为了实现水力侵蚀地形真实感模拟，以自然界的客观物理规律为基础展开研究，利用计算机图形学模拟水力侵蚀地形的现象。首先，综合分析水力侵蚀地形研究中的相
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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计算机图形学的研究难点和热点之一就是自然现象真实感模拟。水力侵蚀地形是现实生活及虚拟场景中常见的一种自然现象，其中泥石流最为典型。由于泥石流对人与自然的危害巨大，因此真实感水力侵蚀地形的模拟在影视特效、灾害科普教育、虚拟现实等领域有重要研究意义。
本文为了实现水力侵蚀地形真实感模拟，以自然界的客观物理规律为基础展开研究，利用计算机图形学模拟水力侵蚀地形的现象。首先，综合分析水力侵蚀地形研究中的相关技术、理论与研究现状。其次，分析各类流体模拟方法的基本理论与优缺点，并详细研究本文采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)方法。接着，为了增强水力侵蚀地形的真实感，提出一种基于达西定律的地形湿润模型来刻画地形对水分吸收、产生积水与水分在地形表面扩散的现象，基于达西定律的计算方法保证水分传输的真实物理性。随后，围绕现有研究模拟侵蚀种类单一的问题，对自然水力侵蚀现象进行合理简化，提出一种包含溅蚀过程的水力侵蚀模型，并利用材料力学中弹丸冲击平面靶材变形模型描述溅蚀对地形的形变量。此外，为了解决侵蚀模型中未考虑湿润因素这一问题，提出一种基于湿润因素的侵蚀计算方法。最后，为了验证本文提出模型与方法的可行性，分别模拟出湿润现象，侵蚀现象，泥石流与山体以及房屋交互的过程。模拟结果表明，本文提出方法与模型能够逼真模拟出水力侵蚀地形过程中所产生湿润与侵蚀现象。
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