粒子系统(Particle System)被认为是迄今为止模拟不规则物体最为成功的一种图形生成算法,其独特之处在于采用了一套完全不同于以往造型、绘制技术的方法来构造和绘制景物。粒子系统的基本思想是将许多形状简单的微小粒子作为基本元素聚集起来,形成一个不规则的物体,从而构成一个封闭的系统。粒子系统分为三类,分别是：独立粒子系统、有固定连接的粒子系统和动态耦合的粒子系统,本文主要针对粒子系统中的独立粒子系统和有固定连接的粒子系统两个方面展开研究。首先针对独立粒子系统的特点,在现有算法基础上,加入了运动场算法和火苗扰动算法,实现了三维动态火焰的模拟；并通过对独立粒子系统的研究,以独立粒子系统实现过程中的关键因素为切入点,对多对象粒子系统的更新、绘制进行了研究,提出了基于关键因素的多对象粒子系统的算法,并通过火焰的模拟实验进行验证。结果表明,在实现一个对象火焰的基础上,采用该算法,可以方便实现不同的火焰模拟。该算法增加了多对象复杂场景下的粒子系统的应用面。其次,提出了基于物理约束的LOD质点-弹簧粒子系统,把动态LOD引入到粒子系统中,得到实时性较好的显示效果,且使图像显示更加优化。与此同时,针对织物之间相互穿透和彼此重叠等不真实的现象,对织物中粒子的碰撞做了研究,提出了质点-弹簧粒子系统的自碰撞的碰撞检测算法。为了更好的模拟现实生活中的织物,论文还对粒子系统中的纹理应用做了研究,并在三维虚拟环境下进行了有效的应用性试验验证。