在计算机图形学领域,如何真实高效地模拟自然场景一直是研究的热点之一,其中复杂流体场景的交互模拟在灾难仿真、虚拟现实、影视特效等领域都有重要的应用价值。但现有基于物理的流体算法由于计算资源的限制大多适于尺度较小的场景,难以模拟复杂流体场景的交互,另外,在和液体耦合作用时固体的破碎效果也少有人涉及。为克服这些缺陷,本文提出了一个复杂场景的固液耦合高效模拟方法。为提高系统的模拟效率,本文首先提出了一种基于流体隐式粒子法和散度为零光滑粒子流体动力学混合的新算法。该算法在利用光滑粒子确保流体的物理属性的同时,充分利用了细粒度的隐式粒子来丰富流体运动细节,从而提高了场景模拟的真实感;同时还利用了隐式粒子在速度场上的计算优势,使参与模拟的粒子数达到百万的量级,从而在有限的计算资源下使得复杂场景的模拟成为可能。为进一步提高流固耦合效率,本文提出了一种多维度的流固耦合分合计算框架,在此计算框架内,将复杂场景下的流固耦合问题细分成流体与不可破碎刚体、刚体与刚体、流体与可破碎固体,三个子问题分别求解,以获得其相应的运动状态,并整合为一个完整的场景模拟器。为模拟流体冲击下的固体破碎效果,我们提出了一种物理与几何相混合的方法:采用基于断裂力学中的应变能密度来更加真实地确定固体破碎时碎片的分布,而采用基于几何的质心Voronoi方法快速生成碎片,从而实现了冲击流体下的固体破碎效果的高效模拟。文中最后对高速水流冲破墙壁及洪水冲毁堤坝等场景进行了模拟,与传统的DFSPH方法相比,本文的方法在百万量级粒子参与的情况下,在保持了一定的场景真实感同时,大幅提高了模拟效率。