随着计算机图形学的不断发展,流体模拟越来越多的出现在影视特效、广告宣传以及视频游戏中,绚丽多彩的流体动画不仅能够提升画面的生动性,同时能够极大增强虚拟场景的真实感。但是目前制作流体特效的方法都非常耗时,很难应用在实时系统中。在本文中,我们提出了一系列方法实现了实时大规模流体模拟、控制和渲染。首先本文实现了一套基于粒子方法的实时流体模拟框架。采用一种基于位置积分方法,约束每个粒子的邻域粒子密度,使整个模拟空间的流体保持不可压缩特性。另外通过引入自适应的排斥力使粒子分布均匀,引入旋度补偿力减少数值模拟的精度损失。该方法允许设置较大的时间步长,并保持模拟的稳定性,借助GPU的并行计算能力,该方法能够实现较大规模的实时流体模拟。其次本文提出了一种针对粒子法流体模拟的控制方法。该方法首先将目标模型体素化成控制粒子,之后通过约束控制粒子影响半径内的流体密度,驱动流体自动匹配控制粒子形状。为了防止目标模型变化速度过快而使流体失去控制,在控制粒子和流体粒子之间添加了一个自适应的弹簧约束,能够将流体重新拉回控制区域。我们还引入了一个速度约束用来调节控制流体的刚性程度。该流体控制方法所形成的控制力与流体粒子之间作用力形式一致,因此既能在较强控制力的情况下保持模拟的稳定性又能够保持大量流体细节不被破坏。最后本文提出了一种实时流体表面渲染方法。该方法基于光线投射技术只提取最靠近相机的流体表面,并通过粒子溅射方法得到的深度图避免空白区域的计算,最后结合主成分分析技术得到高质量的表面渲染结果。该渲染方法将计算集中在屏幕空间内的流体表面上,与粒子数量和场景尺寸无关,因此非常适合于对大规模流体模拟的实时渲染或预览。