【摘 要】
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近年来，随着计算机图形学的发展，交互场景已经越来越多地出现在多种虚拟环境中。其中，流体与固体的交互引起研究者的广泛关注。由于流体与固体之间的交互能够使生成的流体动画更加生动和逼真，因此常常被应用于游戏特效、动漫制作及虚拟现实环境等众多领域。本文针对大规模水面与物体的交互、水滴与玻璃窗的交互这两种不同的流固交互场景，分别进行模拟和改进，以获得更快、更逼真的交互效果。
首先，为了实现水面上物体的真实运动模拟，组合不同的方法对水面波浪进行分区建模，结合投影网格绘制出大规模真实的水面场景。对于玻璃窗上水
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近年来，随着计算机图形学的发展，交互场景已经越来越多地出现在多种虚拟环境中。其中，流体与固体的交互引起研究者的广泛关注。由于流体与固体之间的交互能够使生成的流体动画更加生动和逼真，因此常常被应用于游戏特效、动漫制作及虚拟现实环境等众多领域。本文针对大规模水面与物体的交互、水滴与玻璃窗的交互这两种不同的流固交互场景，分别进行模拟和改进，以获得更快、更逼真的交互效果。
首先，为了实现水面上物体的真实运动模拟，组合不同的方法对水面波浪进行分区建模，结合投影网格绘制出大规模真实的水面场景。对于玻璃窗上水滴的建模，选择粒子系统结合随机数的方法，构造出玻璃窗上不同形状的静态水滴。这两种流体的建模与绘制，为后续大规模水面与物体的交互、水滴与玻璃窗的交互这两种不同流固交互场景的真实模拟奠定了基础。
其次，针对大规模水面流固交互模拟过程中物体运动和交互波生成不真实的问题，将交互过程简化为物体运动过程和交互波生成过程两个独立的过程，分别进行模拟。在模拟物体运动过程中，引入波浪力，结合自定义风力因子，实现了物体在水面上随波逐流的效果；在模拟交互波的生成过程中，引入正态分布函数对物体三角形面片进行计算，增强水面波生成的真实感。
再次，针对目前雨场景中，玻璃窗上水滴运动模拟不真实的问题，基于水滴受力模型，考虑重力、风力、水滴的表面张力、水滴与物体表面之间的吸附力、空气阻力等对水滴速度的影响。考虑相邻网格对水滴的亲和度，引入风力因子和弯曲因子凸显自然风和玻璃表面杂质给水滴运动带来的影响，展现出逼真的水滴运动细节。
最后，借助Unity3D平台、ShaderLab和Cg语言，完成大规模水面与物体的交互、水滴与玻璃窗的交互这两种不同交互场景的实时模拟。
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