矿井火灾一直是煤矿中危害最大的灾害之一,往往造成巨大的财产损失和人员的伤亡,给人们的生活带来巨大的灾难。随着虚拟现实以及粒子系统技术的发展,使得模拟逼真程度以及计算精度方面有了新的进展,给矿井火灾的研究提供了更大的契机。本文在此基础上,基于课题组的863项目,通过对前期工作的总结,借助Unreal Engine4以及Visual Studio平台对矿井火灾蔓延的关键技术做了研究,主要内容包括以下几个方面:对Unreal Engine4以及粒子系统做了重点研究,通过Visual Studio编译Unreal Engine4的源代码研究了 Unreal Engine4粒子系统的运作流程以及整个平台的模块功能。通过添加发射器、模块,修改参数的数值以及数据类型对粒子系统的各个参数进行了仿真实验,整理出了火灾模拟所需的参数。利用Unreal Engine4的蓝图模块和Matinee过场动画对粒子系统进行内部的数据交换,以火焰的颜色参数为例进行了仿真。以Visual Studio为开发平台通过创建新的C++类开发粒子系统的接口函数。以Unreal Engine4提供的跨平台文件读取接口为基础,编写函数读取外部文本的数据并将数据传输到粒子系统的接口中,实现Unreal Engine4粒子系统与外部数据的通信。通过对6个参数数据的读取模拟了火焰变大的效果,为下一步数据驱动的火灾蔓延奠定了基础。对矿井火灾的物理特性及运动状态进行了分析,对火焰和烟雾进行了建模,同时根据具体的巷道创建了不同状态的火焰和烟雾的模型。提出方案将不同的模型等间隔的放置在矿井巷道中,在对矿井火灾影响因素分析之后简化了火焰和烟雾的数学模型,将影响因素简化为了热浮力、摩擦、重力以及风力的影响,重点研究了风力转化为风场之后对粒子系统的运动变化的影响,通过编程仿真了火灾发生之后火焰和烟雾在单条巷道和具有分叉口的多条巷道的蔓延,同时模拟了不同风速下火灾的蔓延情况。本文重点通过对Unreal Engine4粒子系统接口以及通信方式的研究实现了外部数据驱动下的矿井火灾蔓延效果的仿真,为下一步的研究奠定了基础。