23. 流体模拟#
流体现象在自然界中随处可见，小到秋日清晨的露珠，大到覆盖地球三分之二表面积的海洋以及包裹地球的大气，构成了世间大多数的奇观。在图形学中，流体现象也常用于影视和游戏的特效，例如溃坝现象、水花飞溅、烟雾效果等等。
《冰雪奇缘 2》中的溃坝现象
《黑神话：悟空》中的筋斗云
图 23.1 影视与游戏中的流体模拟#
流体也是一种连续介质，但常用的流体模拟方法与 §21.2 中处理弹性体的方式不同，因为流体的运动相比固体而言要复杂得多：在固体中，我们能够找到一个连续可微的变形函数 \(\boldsymbol\phi\)，但在流体的运动过程中这个函数的性质将很快被破坏。在本章，我们首先会介绍在物理学中如何刻画流体的运动（§23.1），随后会介绍两种最为经典的流体模拟方法（分别对应于 §23.2 和 §23.3）。