湍流预混燃烧是一种普遍存在的复杂工业现象，燃烧的优劣直接影响着燃料利用率与燃烧污染物的排放，而节能与环保是当今世界发展的重大主题，世界各国对燃烧污染物的排放提出了越来越严格的标准，因此研究湍流预混燃烧过程中燃烧污染物，特别是氮氧化物的生成，并进行燃烧过程的优化来提高燃烧效率、控制污染物的生成与排放，具有重要的学术研究与理论价值。 本课题建立了描述突扩燃烧室这一典型工程燃烧装置内湍流预混反应流的数学模型。采用κ-ε模型、用有限体积法进行燃烧室内湍流流动模拟；忽略燃烧室内高温辐射传热；采用小火焰模型来模拟湍流燃烧，并结合详细的化学反应机理，在反应区的物理参量时均值引入PDF由层流小火焰库统计求得；层流小火焰库由CHEMKIN软件包和预混火焰程序PREMIX生成，CHEMKIN提供了PREMIX计算所需的反应动力学，热力学和输运参数的输入文件，PREMIX可以对系统质量守恒、能量守恒以及组分守恒方程联立求解，模拟具有复杂化学反应的层流火焰，给出流动参数和组分浓度的分布。将以上子模型耦合起来开发湍流预混燃烧过程综合模拟程序。 采用小火焰模型对矩形突扩燃烧室进行了数值模拟。模拟结果给出了突扩燃烧室内温度场及浓度场，中间产物HO浓度与实验值相吻合。计算出甲烷/空气燃烧的火焰面位置，如果入口速度v≥6.5m/s，火焰面发生破碎，则小火焰模型不适用；入口速度v＜6.5m/s时，速度增大10％，火焰长度增加2.4％，入口速度对火焰长度影响不大。通过与实验结果对比，表明此模型能较好模拟湍流预混燃烧，对于工业燃烧过程的高效节能和污染物排放控制提供了一定的理论基础。