Cette thèse porte sur l'amélioration et le développement de modèles pour la simulation numérique de la combustion supersonique. Le 1-er chapitre décrit l'outil de simulation. Le 2-e chapitre présente les améliorations apportées au modèle de turbulence k-epsilon, notamment l'implantation des corrections de Pope et de Sarkar et la validation du modèle pour des écoulements compressibles. Une limitation stabilisatrice a été proposée pour la correction de Pope. Le 3-e chapitre est consacré aux modèles cinétiques chimiques. Une nouvelle méthode de réduction automatique de mécanismes cinétiques chimiques a été élaborée puis appliquée au développement de modèles chimiques réduits pour les mélanges réactifs CH4-H2-air et H2- air vicié. Une nouvelle corrélation empirique pour le délai d'autoinflammation du mélange CH4-H2-air a été proposée. Le 4-e chapitre présente la méthodologie et les résultats d'une étude numérique sur la combustion supersonique. Cette étude concerne la validation des modèles numériques, le choix des conditions aux limites, l'adaptation du maillage et la comparaison des configurations bi- et tridimensionnelle.