Ein entscheidender Vorteil flüssiger Brennstoffe, verglichen mit gasförmigen Brennstoffen, elektrischen Batterien oder mechanischen Energiespeichern, ist ihre hohe Energiedichte bei Standardbedingungen. Aus diesem Grund wurde zuletzt der Verbrennung von flüssigen Energieträgern viel Aufmerksamkeit gewidmet. Gegenwärtig ist der Einsatz flüssiger Brennstoffe im Transportsektor oder im Bereich der Energiespeicherung unverzichtbar. Angesichts der mit einhergehenden Schadstoffaustoße ist es essenziell, nicht nur die Effizienz von Verbrennungssystemen zu steigern, sondern auch ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Aus praktischer Sicht beinhaltet die Verbrennung von Flüssigkeiten eine Vielzahl gekoppelter Prozesse, wie das Aufbrechen großer Flüssigkeitsstrukturen in kleine Tröpfchen, die Dispersion und Verdampfung jener Tröpfchen, die Gemischbildung und den anschließenden Verbrennungsprozess. Im Hinblick auf technische Anwendungen laufen diese Prozesse in der Regel unter dem Einfluss von Turbulenz ab, einem chaotischen, stark instationären Prozess, der ein breites Spektrum an Zeit- und Längenskalen umfasst. Das bessere Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend, um die oben genannten Ziele zu erreichen. Numerische Simulationen spielen, neben experimentellen Untersuchungen, eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung dieses Verständnisses. In dieser Arbeit wird der Large Eddy Simulation (LES) Ansatz verwendet und weiterentwickelt, um die turbulente Sprayverbrennung zu untersuchen und dabei die Turbulenz-Chemie-Tropfen-Wechselwirkungsprozesse umfassend zu berücksichtigen. Die LES wird mit dem Ansatz der tabellierten Chemie kombiniert, um die detaillierte Kinetik der Verbrennungsreaktion darzustellen. Da die größeren turbulenten Strukturen aufgelöst und nur die kleineren Skalen modelliert werden, können mit der LES die wesentlichen Merkmale der Strömung unter Einsatz überschaubarer Rechenkosten wiedergegeben werden. Neben der Entwicklung einer Schnittstelle zur effizienten Anwendung von Chemie-Tabellierungsstrategien innerhalb des Finite Volumen Code OpenFOAM werden zwei verschiedene Ansätze zur Modellierung der Interaktion von Turbulenz und Chemie im LES-Kontext implementiert und untersucht: Das Modell der künstlich aufgedickten Flamme (artificially thickened flame-ATF) und die Eulersche stochastische Feldmethode (Eulerian stochastic fields-ESF). Die Methoden werden systematisch verifiziert und validiert, zuerst in einfachen Testfällen und anschließend für turbulente Gasphasenverbrennung. Dabei wird gezeigt, dass das Framework in der Lage ist, experimentelle Messungen mit großer Genauigkeit zu reproduzieren. Der letzte Schritt ist die Anwendung der jeweiligen Ansätze auf die Sprayverbrennung. Die reaktive Zweiphasenströmung wird dabei durch einen Zweiwege-gekoppelten Euler-Lagrange Ansatz beschrieben. Für die Behandlung der flüssigen Phase werden zwei neuartige Ansätze zur Beschreibung der Wechselwirkung von Tropfen mit einer aufgedickten Flamme vorgeschlagen, erprobt und bewertet. Durch die Berücksichtigung der relativen Orientierung der Flammenfront und der Tropfenbewegung wird die Gesamtkonsistenz der Modellierung verbessert. Zusätzlich wird eine neue Strategie zur Berechnung der turbulenten Sprayverbrennung basierend auf der ESF-Methode in Verbindung mit der Chemietabellierung vorgeschlagen. Die Vorhersagefähigkeit des Ansatzes wird belegt und es wird gezeigt, dass diese Methode großes Potenzial aufweist, um klassische Turbulenz-Chemie-Interaktionsmodelle zu bewerten. Daher stellen die entwickelten Methoden einen wesentlichen Schritt in Richtung prädiktiver Simulationen der Sprayverbrennung dar.