基于可编程图形处理器的流场高性能真实感研究

流体的真实感研究在科学计算及其可视化、影视特技、游戏等领域有着广泛的应用价值，其核心支撑技术是流体运动物理模型的设计及其数值求解和真实感绘制。可编程图形处理器（GPU）的通用计算能力日益增强，具有比CPU更好的计算性能和并行处理能力，本研究拟采用GPU来获得高性能的计算能力并探索适合GPU运算的流场数值求解方法。流场的真实感绘制可获得逼真的三维流体运动效果，应用价值巨大，我们拟引入和研究计算机图形学中的体绘制方法来真实再现数值求解的结果。最后我们将集成阶段性研究成果，设计能够在单机上实现中小规模流场的实时高性能计算与显示的算法，在此基础上拟通过实时人机交互操作，在数值求解过程中增加对流体的实时人为控制，使之实现艺术性流动效果；对于大规模复杂流场则在GPU加速基础上拟采用区域分解和并行处理相结合的方法来提高计算性能，并对算法性能进行分析和评价，探索大规模流场的实时高性能计算和显示的方法。