[发明专利]一种基于物理的融化现象逼真模拟方法

权利要求书

1.一种基于物理的融化现象逼真模拟方法，其特征在于：步骤包括：

(1)根据粒子模型，建立物体从固态到液态的粒子关系、热量传递模型、热源辐射温度模型计算方式，得到物体融化的温度，完成融化；

(2)在步骤(1)物体融化的温度的基础上，再使用光滑粒子流体动力学模型与界面力学理论计算液滴表面张力模型，得到液滴；

(3)液滴生成后，还需建立液滴与固体之间流动时粘附力模型以完成液滴的真实感流动；

所述步骤(2)具体实现如下：

(21)物质融化后，首先需要根据梯度模型，计算液滴表面曲力；

其中γ为表面张力系数，i为当前粒子的索引；

(22)再对液滴流动设计聚合力模型，解决粒子数量较少区域内的粒子聚集问题，聚合力模型表示为：

其中x_i，x_j表示粒子的空间位置，W为光滑核函数，r为粒子相对位置差向量，h为光滑半径；

(23)基于(21)、(22)所得曲力和聚合力得到表面张力模型F_i^Surface＝K_ij(F_i^cur+F_i^coh)，K_ij为调整因子。

2.根据权利要求1所述的一种基于物理的融化现象逼真模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)具体实现如下：

(11)采用粒子建模方式，构建了粒子间热量传递关系，包括三种关系，冰粒子间传递关系、水粒子间传递关系、冰粒子和水粒子间传递关系；

(12)建立空气粒子对物体传递热源的模型，并计算粒子接触空气的面积以确定热量传递范围；热量传递模型Q_i表示为：Q_i＝h_air(T_air-T_i)A/2+h_temp(T_temp-T_i)A/2，A为粒子接触空气的面积，T_air为空气温度，T_temp为热源温度，T_i为粒子温度；

(13)在步骤(12)构建的所述模型上，建立热源辐射，并向外发射一定数量的热量光子，光子将携带的能量传递给物体粒子，实现通过辐射方式获取热量；在以辐射源半径为R的球形区域内,距热源为d的位置的空气热源辐射温度模型为：

T^source为热源辐射温度,T^air为空气温度，T^s为物体温度；

(14)粒子从热辐射源上获得温度后，判定自身物质状态，完成融化。

3.根据权利要求1所述的一种基于物理的融化现象逼真模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)具体实现如下：

(31)液滴生成之后，还需要对液滴的流动进行建模，首先基于物理和几何特征，获取液滴所依附固体的表面粒子，获取表面粒子的公式表示为：其中，是粒子p_i质心，x_i当前粒子的位置，F_mean是表面张力的平均值，F_i为当前粒子的表面张力，σ₁，σ₂是调整因子；

(32)基于距离计算液滴和固体间的粘力模型，粘力模型：其中β表示粘性系数；ρ₀为粒子静止密度，V^solid为固体体积；

(33)为了避免液滴流动过程中粒子的过度聚集，建立密度校正下的表面粘力模型其中n是表面法向，r_i-r_j为粒子相对位置差；

(34)将步骤(32)、(33)的模型进行整合，获得最终的液滴和固体之间流动时的粘附力模型F＝F_i^vis+F_i^int。