水利工程结构的灾变严重影响着人类的生活,危机人类安全。对工程结构灾变过程进行仿真有利于提高防灾减害水平。本文研究水利工程结构灾变仿真,采用一种预破碎模式结合PhysX物理仿真引擎技术来模拟水利工程结构的损毁过程,并选取南水北调中线工程双洎河渡槽段为实验场景,主要工作如下:1、基于Voronoi图的实体破碎:为了提高模拟的实时性,采用基于几何建模的模拟方法,使用脱机增量算法生成Voronoi顶点集合,以及格雷厄姆凸壳算法生成Voronoi多边形,为了使Voronoi图更符合现实中物体破碎后的形状,采用多级随机生成种子点的方法。这种在模型破碎之前对其进行网格分割的处理方式,大大减少了物理计算,提高了模拟效率。2、破碎动力学模拟:利用PhysX物理引擎,设计了一种基于Voronoi图建模方法的技术路线。将破碎好的子块赋予物理属性,并以牛顿第二定律为基础,当物体受到撞击时,主要采用AABB包围盒算法进行碰撞检测,模拟碰撞后子块的运动情况。该方法在满足一定实时性要求的前提下,提高了模拟真实感。3、流体模拟:借助集成SPH方法的RealFlow插件模拟洪水流动。采用平滑粒子流体力学解算器生成流体的粒子模型,通过设定粒子的物理属性,模拟流体和渡槽之间的碰撞与交互过程;为了增加流体的真实感,在3ds MAX中对流体赋予水材质,采用V-Ray渲染器渲染,模拟出更加真实的水流。