本论文对DSMC方法进行了一系列的研究,通过对多种模型和方法的比较,建立了一套DSMC数值模拟程序,并将其用于过渡区域超音速、高超音速飞行器的气动力、气动热等问题的分析。本文对分子二元弹性碰撞理论进行了详细的描述,在此基础上通过与负幂率分子结果相匹配,构造了分子硬球模型(HS)、可变硬球模型(VHS)、可变软球模型(VSS),并且推导了与VHS模型相适应的Larsen-Borgnakke非弹性碰撞能量交换模型及与VSS模型相适应的统计非弹性碰撞截面模型。本文采用结构化的矩形网格,来对模拟分子的运动进行定位和对碰撞对进行抽样统计。引入分子内能激发和松弛概率,采用L-B模型来描述碰撞分子的能量交换。采用NTC方法对分子碰撞对进行抽样碰撞处理,分子与物面的碰撞则采用了漫反射模型进行处理。同时,对DSMC数值模拟技术的网格尺寸和时间步长的选取进行了大量的尝试,得到了有意义的结果。在上面知识论述的基础上,本文构造了无非平衡化学反应的原子氧气体流动的DSMC模拟过程流程图,并且对其中的重要过程进行了详细的阐述。最后,采用本文发展的程序,对绕圆柱、矩形、箭型的过渡区域流动进行了数值模拟,并对其气动特性、流场特征和流动现象进行了分析。通过将本文的计算结果与参考文献的计算结果和实验结果进行比较,验证了本文方法的可靠性。并为航天器飞行提供数值依据。