鍋爐爐內的氣流流動是非常復雜的三維湍流流動，近幾十年的時間里國內外的學者、專家對湍流進行了深入的研究，但由于湍流過程十分復雜，目前對湍流問題的研究仍處于探索其結構、機理和描述方法的階段。
鍋爐爐內流場的數值模擬主要分為氣相湍流流動數值模擬和氣固兩相流動數值模擬。
（1）氣相流動的數值模擬
目前氣相湍流模擬主要有直接數值模擬(DNS)、大渦模擬(LES)、離散渦模擬
(DVS)和雷諾時均方程出發的統觀模擬四種模型。
直接數值模擬(DNS)：是在湍流尺度網格內不引入任何封閉模型前提下對Navier-Stokes (N-S)方程直接求解，這種方法能對湍流流動中最小尺度渦進行求解，要求大量的網格點和時間步長以達到統計的穩定狀態，因此，DNS僅用于雷諾數相對較低的湍流流動模擬。
大渦模擬(LES)：基于網格尺度封閉模型及對大尺度渦進行直接求解N-S方程的大渦模擬方法可以模擬湍流發展過程中的一些細節，但由于其計算量仍很大，也僅僅用于比較簡單的剪切流動和管流。
離散渦模擬(DVS)：DVS目前用來模擬湍流中大尺度粘附結構，可最直接運用于粘性效應可忽略的高雷諾數情況，能獲得混合層和尾渦中大尺度渦旋機理的本質，目前也得到了一定程度的運用。
雷諾時均方程出發的統觀模擬：以上三種方法由于計算技術和自身的發展不夠成熟等因素的限制，運用到具有實際意義的工程中仍有相當困難。現在及未來一段時間內可用于工程上的模擬方法仍然是由雷諾時均方程出發的統觀模擬方法。這類模型是將雷諾時均方程及湍流特征量輸運方程中的高階未知關聯項用時均量來表達，從而使雷諾時均方程封閉，目前運用最廣的是k-E雙方程模型。
（2）氣固兩相流動數值模擬
氣相流場中加入顆粒相，描寫兩相流動的運動參量與單相流動相比幾乎增加一倍，另外各相的體積濃度、分散相顆粒的大小、各相的物理性質和流動形態都有很大的變化，氣固兩相流模擬中顆粒相的模擬成為關鍵。目前兩相流的數值模擬主要有兩種方法：一種是把流體當作連續介質而把顆粒相作為離散體系，在拉格朗日坐標系下描述顆粒運動的軌道模型；另一種則是把流體作為連續介質，把顆粒相作為擬流體介質在歐拉坐標系下描述顆粒群運動的雙流體模型。氣固兩相模型又可具體分為：無滑移模型、軌道模型和雙流體模型。
無滑移模型：這種模型不考慮相間的溫度和速度滑移，直接把單相流體的概念推廣到懸浮流中，把整個懸浮流看成一種單一流體，不需要顆粒的動量和能量方程，只需解顆粒群的質量方程，這種模擬方法的最大優點是簡單，但離實際情況相差較大，因而不適宜工程運用。
軌道模型：考慮了顆粒相與流體相的相互作用，易于描述單顆粒的復雜經歷，又可分為：確定軌道模型和隨機軌道模型。確定軌道模型不考慮顆粒的湍流擴散，通過引入隨機軌道或漂移速度修正軌道位置來反映顆粒擴散；隨機軌道法直接在拉格朗日坐標系下求解瞬態顆粒運動方程，考慮流體脈動對顆粒的作用，計算顆粒的隨機軌道和其變化經歷，一般認為流體湍流局部各向同性、脈動速度符合當地的高斯分布。
雙流體模型把顆粒相看成與流體相占據同一空間而且相互滲透的擬流體，空間各點流體與顆粒都有各自不同的速度、溫度、體積分數和相對滑移。顆粒群有自身的質量、動量和能量的湍流輸運，顆粒相可按初始和當地尺寸分組，顆粒相的模擬是雙流體模型發展的核心。
