在现代医学领域,虚拟手术仿真系统作为虚拟现实技术的一项重要技术,可以为医生提供术前训练准备,同时在医生制定手术方案时提供帮助,而血液作为人体之中重要的组成部分,手术中流血情况会直接影响到医生手术的进行,因此在虚拟手术中引入血流模型既提高了逼真性,又可以让医生做好术前流血处理训练,从而提高手术的成功率。针对传统的血流仿真方法存在细节表现较差,模拟边界容易走样,计算量较大,实时性难以保证等问题,本文结合网格与无网格方法的优势,以提高血流仿真的真实感与实时性为目标,构建混合模型,实现虚拟手术中血流的模拟。本论文主要进行以下的工作内容:首先,采用网格方法对血流动力学模型的求解。在此过程中,通过对血液流变性质的分析,从而引出本文所采用的血流动力学模型。比较拉格朗日方法和欧拉方法的优缺点,提出本文求解血流动力学模型的方法,由于对结合投影和粘度进行求解使整个过程更加复杂,本文改进控制方程的求解,解决粘度问题,从而使整个血流的模拟更符合其物理特性。其次,在此基础之上,结合无网格的方法实现对大规模血流的模拟。本文采用FLIP(Fluid-Implicit-Particle)算法将粒子的速度映射到网格节点上,再通过网格计算除对流项的其它项,之后,将网格节点上的速度变化量映射到粒子上,通过粒子的方法求解对流项。此外,针对FLIP方法会有粒子分布不均匀的问题,采用位置校正的办法对其进行改进。这一过程中,消除了数值损耗,提高了整个仿真效率。然后,针对FLIP方法对血流细节模拟的不足,采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法实现血液中血滴的分离,构建混合模型。该模型先是通过FLIP方法实现对大规模血流的仿真,再基于SPH的基础上,采用扩散界面模型,完成对血滴分裂过程中受到的表面张力和空气压力的计算,最后通过屏幕空间绘制实现最终的可视化。最后,构建整个血流模拟原型系统。实验结果表明,本文所提出的混合模型算法,计算稳定,实时性好,真实感强,适合将其应用到虚拟手术仿真系统中,提高整个虚拟手术仿真系统的真实感与沉浸感。血流逼真模拟既增强了虚拟手术训练的准确性,又提高了整个仿真系统的训练效果,具有十分广泛的应用前景。