流体模拟被广泛应用于电影动画特效、工业设计等领域，从早期的高度场方法到近年来流行的基于物理的模拟方法，流体模拟方法迅速发展。流体模拟涉及内容广泛，除了常见的烟雾、水流、火焰、爆炸等现象外，也可以使用流体模拟的方法模拟毛发、衣料运动和面部表情等。　　本文介绍了基于物理的流体模拟主要方法，并详细介绍了三种求解对流项的方法:semi-Lagrangian方法、二阶精度的BFECC方法和MacCormack方法。通过分析这三种方法优缺点，提出可用于实时模拟三维烟雾场景的改进算法。改进算法的主要依据特征线方法:在每个网格点处使用semi-Lagrangian方法为偏微分方程的特征线构造一组近似直线，并使之逐渐逼近特征线。与semi-Lagrangian方法相比，改进算法可获得与BFECC方法与MacCormack方法相同的精度，大大降低了数值耗散。另一方面，BFECC方法与MacCormack方法均需要使用误差项对计算结果进行修正，这是BFECC方法和MacCormack方法提高计算精度的主要策略，同时也引入了隐患:误差项性质不确定，将扩大计算结果的值域，使计算结果不稳定甚至导致发散。因而在使用BFECC方法和MacCormack方法时需要额外对计算结果进行处理，以保证计算结果最值有界。改进算法只依赖于semi-Lagrangian运算，具有无条件稳定性，可适用于任意时间步长，不需要使用误差修正，因而计算结果保持单调性。此外，文中详尽说明了改进算法的精度、稳定性、收敛性和复杂度。最后，将改进算法进一步推广为可获得任意确定阶精度的算法，并验证其可行性。