随着计算机图形学在流体仿真上的不断发展,流体动画变得越来越丰富多彩。与此同时,人们对于生活中常见流体现象的模拟也越来越感兴趣。无论是考虑飞溅水滴夹带的气泡,还是水的沸腾现象,气泡的存在让流体仿真变得更加生动。然而气泡在实际的流体仿真中经常因为计算成本很高而被忽略。基于N-S方程的方法进行气泡模拟,重点针对其计算的复杂性与真实感进行研究。首先,在降低计算的复杂程度方面,在满足不可压缩流体动量守恒的运动方程的基础上,基于标准的压力投影,将气泡不可压缩性约束作为边界条件,从而建立忽略气泡内部速度变化的简化模型,减少了计算成本。同时,为了实现邻域搜索阶段的快速完成,采用在空间中建立标准网格的方法,将待检索粒子所在的空间以等距网格的形式进行划分,仅将粒子与邻近包含的粒子之间的距离考虑在内,从而大大减少遍历次数,再辅以z排序和哈希方法加速使邻域搜索更有效。其次,在增强真实感的方面,将粘度系数简化为一个常数在散度计算中提取出来,达到能正确表现低粘度液体中气泡表面发生震荡形变的效果;并根据FLIP粒子插值生成隐式不可压缩的SPH粒子,通过对SPH粒子泊松方程的求解完成压力二次投影达到体积修正的目的,使得气泡的模拟效果更加真实自然。再次,在水中气泡的渲染方面,通过应用着色模型中的双向散射分布函数以及在不同的着色器上设定优先级,完成对透明材质的绘制,正确反映光在空气、液体等不同介质之间的不同边界处的折射情况。最后,利用C++语言和Houdini引擎平台,设计气泡在水中运动过程的一系列模拟仿真实验,对约束气泡的简化模型的实现进行验证。实验表明,采用本文的方法可以呈现出细节丰富、具有真实感的水中气泡的模拟效果。