逆梯度输运(CGT)现象广泛存在于湍流火焰和实际燃烧中,其动力学机理至今未见定论。然而,CGT现象直接关系到湍流模型以及燃烧模型的建立、验证和评估,对于研究和控制各类湍流火焰至关重要。本文聚焦于湍流燃烧中的CGT现象,通过数值模拟和理论分析,探究CGT现象的产生机理及其影响因素。主要工作和结论如下:通过数值模拟,对各类湍流模型、燃烧模型进行了有效性评估。传统k-?模型不加以区分大涡各向异性和小涡各向同性,均采用顺梯度模化假设,无法模拟CGT现象。RSM模型通过引入应力输运方程,避免了对雷诺应力的简单线性模化,能很好模拟动量CGT现象。TFC燃烧模型综合考虑了湍流混合和热膨胀的影响,可捕捉预混燃烧中CGT现象。LES-EDC方法将大涡、小涡分别处理,可用于模拟非预混燃烧中CGT现象。选取放置翼型的槽道流利用RSM模型进行数值模拟,探究湍流流动中CGT的产生机理及影响因素。结果表明:湍流多尺度效应和平均流向速度的非对称分布是引起CGT现象的重要原因。CGT现象往往伴随着湍动能的负产生率,但在CGT区域内,湍动能产生率可正可负,两者并不完全等价。雷诺数对CGT区域的变化趋势影响不大。压力梯度影响CGT区域的变化,顺压梯度有利于CGT区域的增长。选取Moreau燃烧器利用TFC燃烧模型进行RANS和LES数值模拟,探究预混火焰中CGT的产生机理及影响因素。结果表明:预混火焰中CGT与热膨胀引起的选择性加速效应有关。在Moreau燃烧器的初始段,发生顺梯度输运(GT)现象;在基本段初期,GT和CGT现象共存;在基本段后期,CGT占主导。来流速度梯度越大,CGT现象越明显;来流压力梯度、温度梯度对CGT影响不大。非预混燃烧数值模拟需要耦合化学反应动力学机理,规模庞大的详细机理会引入数值刚性和计算效率问题。本文自主搭建了反应动力学机理简化-优化平台CROM,机理简化和优化的结合,在一定程度上解决了传统简化方法精度和计算量无法兼顾的问题。应用CROM,成功为国产RP-3航空煤油构建了高温(T>1100K)、低温(T>650K)两套优化机理。所得优化机理预测精度高、适用范围广、规模适中,具有较高的工程应用价值。针对甲烷Gri-mech3.0机理,利用CROM构建14组分、18反应优化机理并用于非预混燃烧数值模拟,取得了较好效果。选取甲烷值班射流扩散火焰(Flame-D)利用LES-EDC进行数值模拟,探究非预混火焰中CGT的产生机理及影响因素。结果表明:在中心轴线处,未燃物和已燃物的过渡区内化学反应剧烈发生,热膨胀引起的选择性加速致使CGT现象集中出现在过渡区内。在燃料和氧化剂交界的剪切层内,湍流流动、组分扩散以及化学反应释热强烈耦合。湍流混合引起的GT与热膨胀引起的CGT相互作用,致使CGT现象间歇性存在于剪切层内。CGT现象因其重要的应用背景和复杂的机理性问题成为日前的研究热点和难点,本文相关研究成果对于改进甚至提出新的湍流模型、燃烧模型具有重要的指导性意义。