云澜组件库 Clyune Component Gallery沙漏粒子 · 原理与代码
颗粒元胞自动机沙漏，流量遵循 Beverloo 定律。
运行逻辑
访问 `/physics/hourglass` 时，DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-physics'` 懒加载 `demos/kits/kit-physics.js`，调用 `mount(host, { variant: 'hourglass' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `hourglass`，`withControls` 生成控件面板（6 个预设 + 参数滑块）。 `createCanvasStage` 创建 `<canvas>`（HiDPI 上限 2×、ResizeObserver 自适应）和右侧信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`：读取控件值，按速度缩放模拟时钟（dt 上限 50 ms），执行帧回调绘制；返回的读数写入信息面板。 指针按下/拖动/移动时更新交互状态（拖拽手柄、悬停读数）；未触碰且开启「自动演示」时指针沿 Lissajous 路径自动移动。 改变参数：颜色/速度/大小等即时生效，需要重建的参数触发重新挂载；离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染（上限 2×） · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21
引入的组件与依赖
react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板（预设按钮、参数滑块、重置），参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec（颜色/速度/大小/数量/额外参数）转换成控制面板参数定义; createCanvasStage — 共享 Canvas 2D 舞台：画布 + 信息面板、HiDPI、单一 rAF 循环、指针状态、自动演示指针; rng — 可复现的伪随机数生成器（同一种子结果相同）; hexRgb — 颜色字符串 → [r, g, b]; rgba — 生成 rgba() 颜色字符串; clamp — 把数值限制在区间内; fmt — 数字格式化（固定小数位）; F — 公式块 HTML; S.onDown — 指针按下; S.onUp — 指针抬起; S.onMove — 指针移动; S.clear — 用背景色清屏（可半透明做拖尾）; S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调，返回值进入信息面板读数; ctx.save() — 保存当前绘图状态（变换、样式、裁剪）; ctx.translate() — 平移坐标系; ctx.rotate() — 旋转坐标系; ctx.fillRect() — 填充矩形; ctx.restore() — 恢复之前保存的绘图状态
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-physics.js: FAM.hourglass (L475-L519)
代码解释
L477-477: 控件定义（颜色/速度/大小/数量/额外参数）：沙子颜色、沙粒格子、瓶颈宽度（格）、装沙比例、漏完自动翻转。 L478-478: 预设按钮：名称 → 参数覆盖值（6 个：细沙、粗沙、快漏、慢漏、密、疏）。 L479-487: 信息面板内容：实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L488-518: 初始化函数：建立状态并返回每帧回调：注册指针事件 `S.onDown`, `S.onMove`, `S.onUp`；用 Canvas 2D 的 `save`, `translate`, `rotate`, `fillRect`, `restore` 绘制；数学计算用到 `Math.abs`, `Math.max`, `Math.pow`, `Math.round`, `Math.floor`, `Math.min`；返回读数 `top`, `bot`, `rate`, `eta`, `neck`, `bev`, `flips` … 给信息面板。
原理
每粒沙：下方空 → 下落；否则左下/右下空 → 斜落（随机先试一边） Beverloo 定律：Q = C·ρ·√g·(D − k·d)^(5/2) 漏完时间 ≈ N / Q 沙子既不像固体也不像液体。这里用 元胞自动机 模拟：画面被切成小格子，每粒沙每帧只看自己下面三个格子，能落就落，不能就堆起来，于是自然形成 安息角 的沙堆。 沙漏的流量几乎不随沙堆高度变化（不像水），只取决于瓶颈宽度 D，经验公式叫 Beverloo 定律 ：Q ∝ (D − k)^2.5，瓶颈宽一倍，流量多五倍以上。 上半漏空后会自动翻转；点击画面也能手动翻转，按住拖动可以在指针处挖开沙子。