移动立方体(Marching Cubes,MC)算法是应用最广泛的等值面方法,其研究主要集中在算法的改进和算法在不同领域的应用上。MC算法在三维流体可视化中的应用已成为计算机图形学中一个重要研究热点。本文主要研究了MC算法及其在三维流体模拟中的应用,在分析MC算法的基础上,对MC算法进行改进,以使其更好地应用到三维流体可视化模拟中,达到基本实时绘制的效果。本文的主要内容如下:1、总结了MC算法和流体模拟的研究现状。研究了MC算法的原理及实现方法,并分析了其可能存在的二义性问题及其解决方法;讨论了流体模拟的主要方法。2、对MC算法进行改进,提出分块逐层遍历的移动五面体(Marching Pentahedra,MP)算法。本文提出了MP算法来绘制等值面,同时也分析了MP算法可能存在的二义性问题及其解决方法;为提高算法的时间效率,提出了将空间体数据场分为若干块,然后对每一块实现由外层向内层的逐层遍历的方法。该改进算法提高了MC算法的时间效率和等值面精度。3、对双气泡聚并过程的动力学规律进行了分析与研究,并对其进行了三维可视化模拟。首先根据动力学规律建立了双气泡聚并的动态特征数值模型,并对该模型进行数值求解与分析。采用MATLAB进行了数值模拟,另基于MC算法,用Level Set方法对两气泡聚并的演化过程进行了三维可视化模拟,其结果与Manga等的实验结果吻合的很好,与李向阳等的数值模拟结果亦吻合的很好。4、提出了一个支持分块逐层遍历算法、以六面体为基础的五面体、四面体逐级细分的网格划分流程与方法,形成了一个完整网格划分体系。并在此体系上对MC算法、移动四面体(Marching Tetrahedra,MT)算法和分块逐层遍历的MP算法进行性能比较和实验分析。