矿井水灾是煤矿地质灾害的重要方面,它严重影响着煤矿的安全生产,并对工作人员的生命安全造成威胁。随着计算机软硬件的发展以及GPU技术的兴起,计算机图形学得到了快速发展。随着3D模拟的广泛应用,自然景物模拟也已经成为图形学领域的研究热点之一,如对烟、河流、云雾等流体的模拟已经成为了具有挑战性的研究课题。本文是基于SPH方法的流体模拟,将模拟区域化为一系列携带某一特定材料属性的粒子,利用每个粒子的运动确定整体的运动形态,所有粒子的运动都可以通过其支持域内的全部粒子的运动属性加权得到,并且在每个时间步(整个模拟时间可划分为若干个时间步)内需要对每个粒子的邻近粒子进行搜索,从而确定粒子在当前时间及下一个时间步的运动属性。因此,在整个模拟过程中,邻近粒子搜索算法对系统的运行效率起着决定性作用。本文从缩小邻域搜索范围的角度对邻近粒子搜索算法进行优化,以达到更快、更准的搜索到邻近粒子的目的。首先介绍了直接邻域搜索算法,链表搜索算法,树形搜索算法的基本原理,然后对邻域搜索算法提出了改进。改进后的搜索算法通过确定粒子周围区域来缩小搜索范围。因为粒子的运动只受邻域粒子的影响,所以我们对上一时间步的信息进行存储,根据上一步的信息确定本时间步的搜索范围,从而获得邻域粒子。然后基于N-S方程,使用SPH方法建立矿井水灾模型,并对模型数据进行解算。最后使用Unity3D虚幻引擎进行仿真实验。在外部TXT文件中设置粒子的初始信息,包括粒子的初始位置、数量、颜色、材质等,利用Unity3D的外部数据读取接口,读取粒子信息,创建水滴粒子并进行初始化。建立Obi Emmiter脚本并提供邻域粒子搜索算法的封装接口 Fluid Phase,对Fluid Phase进行赋值,选择不同的邻域粒子搜索算法进行仿真实验,使用SPH方法进行解算,将解算结果进行存储,并对粒子属性进行赋值,最后使用时间步积分,更新粒子每个时刻的状态,从而实现整体的水灾蔓延效果。最后对使用不同邻域搜索算法的仿真实验数据进行分析,得出改进搜索算法可以提高系统的运行效率。