对火焰等自然现象的模拟是虚拟现实技术中重要的研究领域。由于火焰具有不规则性、不确定性和运动变化性，因此对火焰的模拟成为了一个极具挑战性的研究课题。本文运用基于物理的模拟方法，借助于对火焰燃烧过程中遵循的物理规律，实现了对三维火焰燃烧现象的实时真实感模拟。　　本文首先分别从数学、物理与计算机图形仿真角度出发，结合火焰运动区别于普通流体的特殊属性，对其物理特性进行分析研究，建立了相应的物理模型并设置了合理的边界条件。之后介绍了计算机求解复杂偏微分方程的数值离散方法，分别运用欧拉网格和分裂差分算子离散方法对火焰的模型进行了区域离散和方程离散，应用Helmholtz-Hodge分解定理将模型数值求解过程分解为多个易于计算实现的步骤，并对每一步骤进行了详尽的研究分析与算法说明，为模型的数值算法提出了优化。最后通过对火焰速度矢量场与密度标量场的求解描述了火焰运动，实现了对三维火焰燃烧的实时真实性模拟。针对火焰燃烧特性，借鉴了三维动画软件maya中流体特效创建的思想，引入了消散与流体源作用等概念，并模拟了火焰受到的由热对流引起的浮力、风力和固体墙边界等外力作用，以及火焰与固体障碍物交互作用。通过鼠标键盘控制物理参数的取值，实现了仿真系统的人机交互与不同火焰效果的对比显示。