在计算机图形学中,从20世纪80年代就开始了对烟雾的模拟,直到现在,烟雾模拟仍然是一个有意义并且具有挑战性的课题。该研究课题获得国家863资助项目“空天XXXXXXX关键技术研究”(2008AAXXXXX)和国家自然科学基金项目“60970073”流体可视化研究的支持。针对影响烟雾模拟实时性的因素,着重从以下几方面进行深入研究和探讨。首先,针对粒子系统中粒子数量的多少对烟雾模拟真实性和实时性的影响,提出一个数学模型——视点驱动的粒子数生成函数来控制每一帧新生成的粒子数,适当减少烟雾模拟所需要的粒子数量,降低计算机的处理时间。并利用烟气抬升高度的阈值控制法来判断粒子的生命情况,增强模拟的真实感。其次,建立流体力学模型Navier-Stokes(N-S)方程来控制烟雾的运动,针对N-S方程对流项的求解复杂影响实时性的问题,引入MacCormack方法来求解N-S方程对流项。首先利用前向对流算子求解前向烟雾速度,然后利用后向对流算子求解后向烟雾速度,最后通过误差评估来修正已经计算的前向对流速度,从而得到下一时刻的烟雾速度。该方法简化了进退误差补偿修正方法求解对流项的步骤,从而减少计算时间,提高模拟的实时性。使烟雾模拟获得真实性和实时性的平衡。最后,利用VC++语言和开放性图形接口OpenGL在Windows平台上,设计烟雾绘制系统,对改进的烟雾绘制算法进行实验验证。最终成功的应用于空天战场大规模场景中。