蒙特卡洛扩散模拟又称随机游走扩散模拟，是利用计算机产生大量粒子的随机游走轨道模拟湍流扩散。一般作法是想象式地释放成千上万个粒子模拟污染物质，各个粒子每次都以一个够短的时间长作随机游走，最终形成大量的随机轨道。由穿过单位体积的轨道数和粒子滞留时间的统计计算即可获得浓度，浓度分布律和有关参数等有意义的信息。粒子游走的平均速度和随机速度可以根据实际流场和湍流统计特征的时空变化加以规定，结果能良好地反映实际条件下的湍流扩散，尤其是在非稳定条件下有其独到的长处，目前已成为一种研究湍流扩散规律的有效方法。蒙特卡洛扩散模拟占据计算机时间和内存量很大，还不能代替简单模式作实际扩散计算。