在对热等离子体中发生的物理化学过程的研究和预测过程中,数值模拟通常扮演了一个很重要的角色,而数值模拟研究的准确性很大程度上依赖于准确的输运系数和自洽的控制方程。本文的主要工作是开展非平衡热等离子体输运性质的理论研究,给出与控制方程自洽的输运系数的准确的计算公式,并编写相应的程序代码进行计算。目前主要有两种理论方法来计算双温度等离子体的输运系数：Devoto解耦方法和Rat完全耦合方法。Devoto解耦方法忽略电子和重粒子之间的耦合,将它们作为相互孤立的体系来处理；计算简单,但电子和重粒子间的扩散被忽略,得到的扩散系数并不完备,也不能够满足质量守恒定律。Rat完全耦合方法不作任何简化处理以保持电子和重粒子间的耦合,虽然可以得到准确完备的扩散系数,但其不足之处在于,计算过于复杂使得计算工作量过大。针对上述理论存在的缺点,本论文从基本的动理论出发,重新修正了Chapman-Enskog方法以求解粒子波尔兹曼方程,进而建立了新的计算非平衡等离子体输运系数的方法,给出了相应的系数表达式。众所周知,电子和重粒子二者的质量比远远小于一,基于此我们在新的方法的理论推导过程中,对粒子波尔兹曼方程进行了合理的简化。但不同于解耦方法,我们保留了重粒子波尔兹曼方程中的电子和重粒子的碰撞积分项,从而保持了两个子体系之间的耦合。这样我们既能够得到准确的输运系数,特别是扩散系数,而相比于Devoto解耦方法计算的复杂性并没有增加,也就是说与Rat完全耦合方法相比,计算过程十分简单。之后我们应用新的方法计算得到了大气压下双温度氩等离子体在电子温度为300-30000K范围内的输运系数,并将计算结果同其他方法进行了详细的比较和分析,验证了新方法的正确性。另一方面,数值研究中所采用的输运性质的定义是否与控制方程中的各输运通量的定义保持一致,是能否得到准确可信的研究结果的关键。由于对非平衡等离子输运理论和控制方程的研究通常是分开的,这使得输运系数的研究者不得不去定义双温度的反应热导率和定压比热,而这二者在多温度体系中是很难给出其明确的物理意义,所以目前对他们的定义存在很大的争议。这种分开研究也使得许多研究者采用的控制方程与他们选用的输运系数并不自洽。本论文采用同样的修正的Chapman-Enskog方法求解波尔兹曼方程,特别是采用与输运理论完全一致的输运通量的定义,得到了非平衡等离子体的控制方程。从而建立了完备自洽的描述非平衡等离子体的物理数学模型,更重要的完备自洽的模型避免了双温度反应热导率以及双温度定压比热的定义。组合扩散系数作为对多组分扩散系数的准确处理,被广泛的应用在许多等离子体数值模拟研究中,它大大的简化了等离子体扩散过程的模拟。然而之前的研究只是针对处于局域热力学平衡(LTE)下的、双气体混合的等离子体体系,基于此,我们首先将组合扩散的概念推广到LTE下三气体混合体系,并且计算了氦气-氩气-碳三种气体混合的等离子体的组合扩散系数,分析了其随温度以及气体相对浓度变化的规律。最后得益于我们新的输运系数计算方法可以得到完备准确的扩散系数,我们给出了双温度双气体组合扩散系数的表达式。基于上述研究,我们建立了完备自洽的物理数学模型(包括输运性质和控制方程),以描述非平衡热等离子体的物理化学过程。