高温热化学非平衡流动及辐射现象的研究是高温气体动力学、气动热物理研究的重要内容,在高超声速飞行器热防护、目标探测与识别及高温高焓反应流非平衡效应光谱诊断方面有重要应用价值。本文在国内外研究的基础上,对高超声速绕流流场及辐射特性进行数值模拟研究,主要工作分为两个步骤:首先基于FASTRAN软件对高超飞行器的绕流流场(无电离和弱电离)进行数值模拟研究,重点考察不同的化学反应模型对绕流场非平衡特性的影响,并模拟得到不同飞行条件下绕流场数据;其次,根据激波层及尾迹流场紫外、红外区辐射机制,理论计算得到绕流场在0.2-0.4微米及2.0-5.0微米光谱区间辐射强度和辐射亮度的空间、光谱分布特性,为相关工程应用提供依据。论文的主要工作包括:(1)高超声速飞行器非平衡绕流场FASTRAN模拟以FASTRAN为平台,使用有限速率化学反应模型和能量松弛模型,分别对RAM_CII钝锥实验模型和Lobb球体模型的非平衡流场进行系统的数值模拟和分析研究,重点考察有限速率化学反应模型、有无电离、流体粘性等因素对绕流场非平衡特性参数(温度、组分、压力、壁面热流、激波脱体距离等)计算结果的影响。(2) RAM-CII飞行器绕流场非平衡辐射特性研究采用FASTRAN软件模拟获得不同高度、不同飞行马赫数条件下RAM-CII飞行器绕流场数据,根据激波层及尾迹流场紫外、红外区辐射机制,采取逐线法结合LOS计算得到了绕流场在0.2-0.4微米及2.0-5.0微米光谱区间辐射强度和辐射亮度的空间、光谱分布特性。