在目前以及可以预见的相当长时间内,化石燃料的燃烧依然是人类获取能源的主要途径。随着电子技术的飞速发展,数值计算已经成为进行燃烧学研究和工程应用中举足轻重的方法之一。实际燃烧问题发生在三维复杂流场中,这种现象的描述需要结合连续性方程、动量方程、能量方程、组分方程和状态方程,刚性的化学反应及其庞大的反应机理与多尺度的流动耦合在一起,更是大大增加了方程求解的难度。火焰面模型在将实际火焰简化为一维结构加以把握的同时,在某种程度上实现了流动和化学反应之间的解耦,能够以较少的计算量比较好地预测多种燃烧现象,非常适合在工程中推广应用。火焰面模型的准确性和局限性,以及改进的具体方法值得深入研究。此外,在许多实际燃烧装置中,反应物并不是以典型的非预混或者预混的方式相混合,而是以部分预混的方式混合并进行燃烧。即使是在非预混燃烧中,火焰的点燃、传播和驻定也包含部分预混燃烧现象。这就需要我们开展针对部分预混燃烧的专门研究。火焰面数据库的建立是改进火焰面模型的重要一环,具体来说包括提高火焰燃烧状态数据的精确性和完备性,以及熄火极限的准确把握。本文先是在混合物分数空间中的火焰面方程中加入对组分不同扩散系数和热辐射效应的考虑,不仅提高了计算得到的化学热力学参数的准确性,而且提高了熄火点的准确把握。之后,针对标量耗散率模型开展了深入研究,并提出了求解在物理空间中建立的火焰面方程的建库方法,并消除了人为假定的标量耗散率分布对于火焰状态计算结果的影响,而且加入了Soret效应的考虑,更为准确地得到了火焰燃烧状态数据。接着,又利用一种特殊方法,实现了对燃烧“S”型曲线的完整求解,从而极大地提高了火焰面数据库的完备性。另外,考察了燃烧产物的稀释对于火焰面模型建库产生的影响。此后,基于OpenFOAM程序开发出多维流场中燃烧问题的直接求解器和火焰面模型求解器,分析了火焰面模型在多维燃烧CFD中的准确性和局限性。在部分预混燃烧研究方面,本文结合火焰面模型和直接求解的方法,在对撞射流流场和同轴伴流流场中系统研究了部分预混火焰的结构特征,提出以预混燃料的当量比和当量混合标量耗散率作为描述部分预混火焰结构变化的参量的观点,并比较了它和非预混火焰的异同。总之通过本文的研究可以发现,尽管火焰面模型不是新模型,而且存在其局限性,但经过仔细的分析和改进,它确实是一个解决燃烧问题时准确性较高,计算量适中,适用面广泛的极具生命力的优秀燃烧模型,值得在工程中推广应用。