作为计算机图形学的一个重要分支,流体模拟在诸如影视特效、军事模拟、动画制作以及医学等方面都有着广泛的应用。流体模拟中边界以及液体表面张力的处理一直是流体模拟研究的重点,因此研究如何处理好流体模拟中边界以及液体表面张力的问题有很强的实际应用价值。本文首先介绍了流体模拟边界处理以及液体表面张力研究的历史沿革和国内外研究现状,然后针对上述问题开展了以下四方面工作:固壁虚粒子方法是流固耦合边界处理的主要方法;但该方法计算量比较大,并且会出现流体粒子穿透固体边界的情况。针对上述问题,本文在靠近边界的区域设置阻尼区,并给出两种自适应固壁虚粒子采样算法,保证了流体粒子不穿透固体边界,并且提高了模拟效率。传统的自由表面流体模拟方法中,添加空气粒子的计算量较大。针对这个问题,本文提出一种新的空气粒子生成以及自适应间隔时间步重新生成空气粒子的方法。与传统的方法相比,本文方法能够在不降低模拟效果的情况下大大提高模拟效率。在进行液体表面张力模拟时,传统的CSF型表面张力算法很难使得液体表面达到平滑的效果。本文对传统的CSF型表面张力算法进行改进,在液体表面张力的基础上添加液体表面切向力;仿真模拟效果表明本文改进的CSF表面张力算法模拟的流体表面足够平滑。此外,传统的Marching-cubes表面重建算法用等大单元格划分流体模拟区域,计算量较大。为此本文提出一种改进的Marching-cubes算法,将流体模拟区域通过不等大的单元格进行划分,从而加速流体表面的提取。