流体仿真作为计算机图形学研究的热点问题,常常用于火焰、烟雾等自然现象的模拟仿真。矿井火灾一直是煤矿危害最大的灾害之一,不仅带来巨大的财产损失,还会导致重大的人员伤亡。运用流体仿真技术进行矿井火灾的模拟有着重大的现实意义,也具有一定的挑战性。本文首先对流体仿真的理论知识和相关技术进行了研究分析,然后基于Unreal Engine 4平台设计并实现了矿井火灾模拟的研究。本文的主要内容有:为了使得最终的火焰仿真效果更具真实感,通过分析火焰的物理属性,本文采用N-S方程与密度方程相结合的火焰模拟方法,并建立了相应的火焰模型。对建立的火焰模型进行数值解算得到火焰仿真的速度场和密度场,采用修正的Mac Cormack方法求解N-S方程的平流项,采用基于V循环的多重网格法进行压力项的求解。在外力项的求解过程中,添加了漩涡力,利用UE4所见即所得的优点,将漩涡抑制力的强度参数通过编写代码,使其在蓝图中可视化,仿真过程中可以实时的修改参数值,增强了仿真的交互性。在UE4平台上实现火焰仿真,提出一种光线投射算法与UE4相结合的渲染方法,把物理解算所得到的速度场和密度场结果进行纹理映射,通过采样密度值,进行量化处理,并与UE4中的Curve蓝图中的Alpha值对照选取颜色值,作为火焰渲染材质需要的Color Map类,实现最终的火焰渲染。通过把火焰模型放到构建好的矿井场景中,实现矿井火灾仿真实验。运用UE4的碰撞检测功能,设置不同属性的碰撞物,并进行了火焰燃烧情况的仿真实验。通过分析风力对火焰燃烧情况的影响,进行了不同风力风向下的火焰燃烧仿真实验。在UE4中通过添加UI界面和触发事件,使得火焰仿真过程中更加具有交互性。