超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器功能的重要推进装置。近年来,超燃冲压发动机因其结构简单和高载荷率的优势受到研究人员的广泛关注。随着新的理论和模型的提出,以及计算机硬件条件的发展,数值模拟成为研究超燃冲压发动机的重要手段。本文通过数值模拟手段,利用火焰面模型对超燃冲压发动机中的流动、传热和燃烧问题进行了相关研究。通过对近几年研究内容的归纳总结,发现可压缩火焰面/进度变量模型在高压条件下对温度峰值和燃烧中间组分预测失准的问题。本文基于OpenFOAM开源平台在现有的可压缩FPV模型上进行压力修正得到CFPV模型,并将其利用在超燃问题的研究中。超声速燃烧中湍流标量输运对流场的作用不可忽略。本文通过常值化假设探究流场受湍流施密特数和湍流普朗特数影响,结果显示湍流施密特数对火焰长度和宽度皆有影响,当取值为0.7时与实验值最相符;湍流普朗特数对反应的温度有所影响,但发现常值化的全局湍流普朗特数难以反映流场不同位置情况。为了考察CFPV的适用情况,对DLR支板燃烧室和凹腔进行研究。通过模拟值与实验值的对比,发现CFPV模型相较原有的可压缩FPV模型在温度和时均速度上的预测准确性都有所提高。采用CFPV模型对凹腔燃烧室内的流场特征进行探究,发现燃料喷出后形成复杂的激波波系有助于点火的发生;凹腔中会产生低速回流区,这可以加强燃料掺混,同时发现燃料汇聚在凹腔及凹腔剪切层中稳定地燃烧。为了进一步验证所建立的CFPV模型对超声速燃烧的适用性,利用CFPV模型对Gamma燃烧室进行研究;模拟发现燃料喷出后形成桶状激波、弓形激波、λ型激波和马赫盘等结构,得到与文献模拟结果相似的结论,但在压力和OH基的预测上仍与实验有所差距。