星状沙丘(或金字塔沙丘)具有空间尺度大，至少三个以上沙臂，弯曲的沙臂脊线和不同方向的落沙坡等特征。在长期多风向和地形的共同影响下，星状沙丘沙臂呈放射状向四周伸展。尽管星状沙丘普遍存在于沙漠中，但是对其发育过程和形成原因的研究却有限。这里，我们提出一种用来模拟研究星状沙丘形态的非线性离散模型，它是一种由元胞自动机模型(用来模拟颗粒运动)和栅格气体模型(用来模拟流体运动)组合而成的混合模型，此模型能够很好地反映沙丘表面临界起沙风与沙丘形态之间的相互作用关系。在模拟主风向在360度范围内有规律的改变时，我们发现，经过很长一段时间后，沙丘的位置没有发生改变，同时从沙丘母体中"生长"出了多个沙臂，其最终形态十分类似多个纵向沙丘的叠加组合。我们还发现在沙臂的形成初期，它们将沿主风向呈线性延伸；但在其发育形成过程中，沙臂却沿最大合成输沙方向延伸和偏移。另外，通过对模拟的星状沙丘三维形态分析表明，沙丘臂膀的形态和延伸速度依赖于主风向的变换周期。星状沙丘的臂膀宽度随着主风向变化周期的增大而增大，但其延伸速度逐渐减少。通过沙漠中星状沙丘形态和模型模拟结果对比，我们推测星状沙丘沙臂的延伸是星状沙丘场中沙丘与沙丘之间物质交换的主要方式。