VC++编程实现对火焰的计算机动态仿真

发布: 2007-7-01 20:40 | 作者: admin | 来源: | 查看: 13次 | 进入软件测试论坛讨论

　　摘要：本文通过对真实火焰物理特性的分析，建立了火焰动态燃烧的数学模型，并在此数学模型基础之上借助于DirectDraw技术对图形显示的加速，在VC++ 6.0下对火焰作了效果非常逼真的计算机动态仿真。

　　关键词：火焰；DirectDraw；计算机仿真

　　引言

　　计算机仿真技术的基本原理都是一样的，神秘复杂的核爆同水波、火焰、烟雾等非常平常的自然现象在仿真处理过程中并没有什么太大的区别。都是经历了从实体对象到物理特性的，再由此建立数学模型并在数学模型基础之上提出仿真算法，最后通过计算机将其动态仿真出来等一系列步骤。本文以火焰作为仿真对象，通过对热源、热扩散以及对流等特性的分析对其建立了数学模型及仿真算法，为了能充分发挥计算机对图形的硬件加速，使用DirectDraw技术对仿真结果显示进行了加速，使之能逼真、流畅地对火焰的燃烧过程实行动态模拟。

　　简单近似模型

　　虽然火焰在自然界是一种极普通的自然现象，但根据流体力学的相关知识，火焰可以表达为一个相当复杂的三维动态流体系统。如要在计算机中对这样一个复杂的流体系统做出的仿真将需要有相当庞大复杂的数学模型为基础，而且运算量将非常巨大，在现有的微型计算机中几乎很难保证其动态实时性，这也就失去了仿真的意义。因此，在仿真时应用尽可能简单的模型来实现尽可能逼真的效果。

　　从物理角度分析，要产生火焰，首先要有火源，其次为了产生"焰"的效果，需要以火源为中心向上、向四周扩散，而且由于在扩散过程中逐渐远离火源，温度会逐渐下降，表现在视觉上就是火焰的冷却变暗。另外，由于火焰的高温使周围空气受热膨胀比重下降，因此会有空气的对流出现，这将把火焰向上"吹"起，使火焰向四周扩散的距离要远小于向上扩散的距离。基于以上几点认识，可以采取对应的仿真措施：对火源的设置可以用一幅二值位图来标识，非火源以低像素填充、火源点则设以高亮度像素，通过对位图像素值的判别可以断定当前点是否为火源。