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[CG 物理模拟] 风筝模拟

最编程 2024-05-03 16:16:01
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放风筝是一项起源于中国的传统娱乐项目,随后推广到世界各地。按作用可以分成节日庆典祝福风筝,体育竞技类,单纯的娱乐向风筝等。要想用计算机较为真实的模拟风筝运动,首先我们先得搞清楚风筝的受力情况。

飞行原理

如图(b)所示,风筝在天空中飞翔时所受的力为:风筝线的张力,尾巴的张力,自身的重力,以及风的作用力,这里我们分为升力和阻力。风筝飞行原理与飞机等类似,但是相比,因为本体非常薄,更易受风的影响。

地面上的人通过风筝线调整线的张力大小,我们可以通过之前介绍的 [绳子模拟] 一篇使用质量-弹簧系统来实现。同理尾巴是为了保持风筝平衡,通过调整尾巴的重量,也可以使用mass-spring系统轻易实现。

难点在于升力和阻力的处理。传统上,可以通过数值方法对空气流体的控制方程进行求解,虽然精度上有保障,但是需要构造一个特殊的风筝面网格结构或者FEM,计算量过于庞大,这里我们介绍一种使用航空力学试验数据的方法。


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