航天器的飞行姿态是通过姿控发动机来调整的,发动机工作产生的羽流会对航天器的天线、敏感仪器或太阳能帆板等部件表面造成气动力、气动热或羽流污染等影响,严重的会损坏仪器或降低航天器的使用寿命。因此对发动机羽流影响的准确预测,在航天器设计中显得尤为重要。姿控发动机在高空工作时,处于低密度的大气环境,引入克努森数Kn (气体分子平均自由程与特征尺度之比),当Kn>1时连续介质假设不再成立,通常的气体动力学方法不再适用,流动具有明显的稀薄气体效应。本文通过直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC)对稀薄气体状态下的姿控发动机羽流场进行数值仿真研究,借助于羽流与挡板撞击效应的数值模拟,研究羽流撞击效应对航天器相关部件表面的影响。用连续流体的CFD商用软件Fluent对发动机喷管内部流场进行仿真模拟,将仿真程序计算出的数据结果作为喷管外部羽流流场的初始条件,以此实现发动机喷管内外流场的结合。应用稀薄气体动力学理论,采用DSMC方法,在Bird的核心程序的基础上编制外部羽流三维流场的仿真程序,对在不同工况下的羽流场变化规律进行研究,分析羽流产生撞击效应的影响。通过对发动机羽流场Kn的仿真分析,研究了喷管外部流场的Kn分布,以此描述气体的稀薄程度,确定了应用DSMC方法研究高空发动机羽流场的必要性。首先,对无阻碍情况下流场的各项参数变化规律进行分析。然后,对发动机羽流撞击竖板、斜板、平板等不同位置挡板产生的影响效应进行了研究,得出在不同的工况下发动机羽流场的密度、压强、温度、速度等参数的变化规律,分析了羽流对不同位置挡板产生的气动力、气动热等撞击效应的影响。