利用计算机图形学理论，在三维场景中对气体进行渲染，对于虚拟现实和环境保护等方面有着重要的意义。随着计算机硬件的发展，和实时流体模拟理论的进步，建立复杂环境中的气体渲染已成为可能。然而由于在气体扩散模型中局部湍流变化的复杂性，渲染气体在复杂环境中的变化面临着许多问题和挑战。本文选用了气体扩散理论中的大涡模型，根据实时流体渲染的要求对模型进行简化，用半拉格朗日方法，对气体在单体建筑物附近的扩散现象，以及气体在城市小区环境中多个建筑物之间的扩散现象进行模拟，并根据模拟结果进行渲染。根据流体实时模拟的要求，利用半拉格朗日方法对气体在小尺度，理想环境中的扩散进行了模拟渲染。利用块超松弛迭代法求解理想气体扩散的Poisson方程。大尺度空间内利用二维空间网格序列来模拟三维空间网格，降低了时间复杂度和空间复杂度，使得在当前计算机硬件环境中能够渲染气体的大尺度运动。根据粒子的浓度构建纹理图，用纹理贴图的方式完成了对整个气体流体的图形学渲染。利用辐射传输理论，将气体粒子的透明度和气体粒子的密度结合起来，得出了粒子透明度的函数，并且由天空光照多粒子散射模型，计算出气体纹理贴图的漫反射光强。使得渲染更具有真实效果。在渲染了理想环境中的气体扩散现象之后，利用单体建筑物的大涡模型，模拟并渲染了气体受建筑物涡流风场影响情况下的扩散现象。根据图形学的实时流体模拟基本原则简化了大涡模型，大大降低了计算复杂度，并且可以应用到半拉格朗日计算环境中。提出了在气体的图形学渲染领域采用镜像反射方法来模拟障碍物对气体粒子的阻挡作用，使得网格划分不依赖于建筑物的外形。利用简化大涡模型和实时流体渲染技术，渲染了气体在城市小区多个建筑物环境中的扩散现象。提出了根据建筑物分布，在大尺度空间内划分子网格。在满足大尺度气体扩散模拟的基础上，加入了相对小尺度的建筑物群的局部湍流风场模拟。建立了城市小区环境中的气体污染物扩散渲染方法，以较小的代价完成了气体在建筑物周围的运动情况的细节模拟。