本文以超声速湍流扩散燃烧现象为研究对象,针对超声速湍流火焰面数据库的预处理方法,考虑空间上压力分布非均匀性的火焰面模型修正,以及代表性互动式火焰面模型构建过程等方面开展研究。首先,利用斯坦福大学编写的Flamemaster程序包生成层流条件下各组分的平均热力学参数数据库,分别选取混合分数β分布和δ分布概率密度函数将层流条件下各组分的平均热力学参数系踪平均得到流场计算所需湍流条件下各组分平均热力学参数数据库,并结合DLR支板数值模拟算例对不同湍流平均热力学参数数据库进行评价。分析标量耗散率、压强和温度对数据库的影响。压强变化会对中间产物产生较大的影响,而对主要组分影响不大。两端初始温度对数据库平均热力学参数有较大影响。结合DLR支板数值模拟算例对不同概率密度函数进行评价。从速度场和温度场的统计数据平均得出混合分数β分布的概率密度函数计算结果比混合分数δ分布的概率密度函数计算结果与实验结果更加符合。其次,选取混合分数β分布的火焰面平均热力学参数数据库预处理方法,并考虑超声速条件下压力在空间分布中变化较大的特点,本文提出了超声速燃烧流场改进火焰面模型。该模型在参考压力下建立火焰面平均热力学参数集合,而其他压力下的火焰面数据库平均热力学参数通过压力的六阶拟合多项式与参考压力下的火焰面数据库平均热力学参数数据库关联。由于预先进行一次多项式系数求解过程,改进火焰面模型对计算机的内存要求较低并且数据库查询耗时较少。接着,引入DLR、Sunami支板喷氢算例对改进火焰面模型进行验证,发现由于考虑了压力分布变化,改进火焰面模型对燃烧流场中的温度分布影响较大,而温度分布变化进一步影响到燃烧流场中压力分布,发现改进火焰面模型计算结果与实验匹配较好;进一步引入乙烯喷注超声速燃烧室算例对改进火焰面模型进行验证,发现由于双边喷注燃料混合相对充分,上凹腔剧烈燃烧产生的高压将主流向下推动。由于单边集中喷注燃料混合不充分,底部凹腔燃烧较弱,温度和压力也较弱。,研究发现由于双边喷注方案计算结果燃烧流场中压力分布非均匀性较大,因此采用改进型火焰面模型的计算结果与实验匹配较好,考虑压力分布非均匀性影响的改进型火焰面模型在压力变化较大条件下对超声速燃烧流场预测更加准确。最后,基于以上分析验证的改进火焰面模型,在早期的层流稳态火焰面模型基础上考虑到瞬态火焰面stχ变化梯度较大时火焰面方程中的非定常效应,提出互动式火焰面模型。该模型通过与CFD流场计算实现实时的数据交换,流场计算程序提供参量信息传递给火焰面方程进行求解,然后将湍流条件下各组分的平均热力学参数返回至CFD程序来修正流场参数(密度或温度)等。在每一流场计算时间步内,求解非稳态方程的时间步可以取得非常小。并且该方法能够将流动与化学反应解耦。根据上述预处理方法和非均匀压力修正方法简化火焰面方程并通过编程实现火焰面方程求解。对比Flamemaster程序包生成的火焰面平均热力学参数,验证了使用编程求解火焰面方程生成的火焰面平均热力学参数数据库和合理性。将编程求解火焰面方程结合在流场程序中,最后引入DLR、Sunami支板喷氢算例验证了互动式火焰面模型的适用型。通过无量纲壁面压力比较发现,考虑非稳态效应的互动式火焰面模型与实验数据符合较好。