Использование Direct3D с высокоуровневыми библиотеками компонентов VCL/LCL

А правильно делать так:
Рисовать сцену только в OnPaint, а в OnIdle делать только InvalidateRect.

Тогда вы решите проблему со свернутыми окнами, заблокированными экраном по Win+L, да и вообще во всех потенциально возможных случаях + исчезнет проблема с мелькающей дефолтной отрисовкой на обработку WM_PAINT.

procedure TFormMain.OnApplicationIdle(Sender: TObject; var Done: Boolean);

Вы мою демку не проверяли в работе?

1. WM_QUIT в моём примере обрабатывается корректно, это проверяемо — сообщение WM_QUIT проходит при закрытии окна «крестиком», выключении PC; также сообщение можно послать из другой программы; все 3 случая — 100% правильно отрабатываются, вообще-то это следует из текста примера;

2. Application.OnIdle происходит своим чередом. В своём примере я его не использую (а зачем?) и пишу о том, что это OnIdle «главного цикла» VCL, а у нашей графики свой «главный цикл», который впрочем не мешает VCL, что и требуется по условиям задачи автора. Могу на OnIdle повесить что нибудь, например, проверку, не изменились ли текстовые файлы с шейдерами. Это будет работать.

3. У автора шла речь об одном потоке и простом примере, я тоже не стала преумножать число потоков приложения. Мой способ сводится к тому, как в одном потоке приложения сделать 2 или более «независимых циклов», конечно эти циклы не есть отдельные потоки, но они могут работать параллельно без семафоров. Синхронизацию через TThread.Synchronize мой пример никак не нарушает, проверено — я использую такой способ в своём многопоточном сервере, все ок.

Ничего мой пример не ломает. Это просто цикл который крутится сам по себе, у него нет магических свойств. Это обычный типовой приём из области практического программирования, не я его придумала.

Application.ProcessMessages использовать можно, об этом гласит Help и офф. примеры.

Постарайтесь быть доброжелательнее, во имя Хабра. Хотя бы потому, что Вам будет крайне сложно доказать неработоспособность рабочего примера. В примере-то всего 5 строчек и все работают правильно. Я бы никогда не взялась такое оспаривать.
Мир?

Кинула на форму кнопку, вызвала в её обработчике OnClick функцию Winapi.Window.PostQuitMessage(0), по нажатию кнопки приложение закрывается.

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  PostQuitMessage(0);
end;

procedure TApplication.ProcessMessages;
var
  Msg: TMsg;
begin
  while ProcessMessage(Msg) do
    { loop } ;
end;

procedure TForm1.ApplicationEvents1Idle(Sender: TObject;
  var Done: Boolean);
begin
  AllocConsole;
  WriteLn(IntToStr(Random(1000)));
  Done := False;
end;

procedure TApplication.Idle(const Msg: TMsg);
var
  Control: TControl;
  Done: Boolean;
begin
  Control := DoMouseIdle;
  if FShowHint and (FMouseControl = nil) then
    CancelHint;
  Application.Hint := GetLongHint(GetHint(Control));
  Done := True;
  try
    if Assigned(FOnIdle) then FOnIdle(Self, Done);
    if Done then
      if FActionUpdateDelay <= 0 then
        DoActionIdle
      else
        if IdleTimerHandle = 0 then
        begin
          // Constantly assigning to the IdleTimerDelegate causes a
          // memory allocation, and alot of TFNTimerProc's appear in Gen0 because of this.
          // Only assign the delgate once; that is all that is needed.
          if not Assigned(IdleTimerDelegate) then
            IdleTimerDelegate := @IdleTimerProc;
          IdleTimerHandle := SetTimer(0, 0, FActionUpdateDelay, IdleTimerDelegate);
          if IdleTimerHandle = 0 then
            DoActionIdle
        end;
  except
    HandleException(Self);
  end;

  if (GetCurrentThreadID = MainThreadID) and CheckSynchronize then
    Done := False;
  if Done then WaitMessage;
end;

Выводы: при использовании графики (DX или OpenGL) в VCL приложениях не обязательно привязывать рендер к событиям VCL-компонентов, вы можете по прежнему использовать свой «главный цикл», также как в WinAPI программах. Только не забывайте «дать подышать» VCL при помощи Application.ProcessMessages, он все таки занимается обработкой сообщений.

Вариант 3 (мой+Ваш)

Для дальнейших успехов, в тот момент когда вы посылаете сообщение WM_QUIT вы должны дополнительно: либо вызвать Form1.Close, либо напрямую сбросить мой флаг.