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火星探测是目前各国广泛关注的外星探测之一,火星探测器在高速飞行状态下其周围高温气体对壁面具有强烈的辐射加热作用,数值研究不同飞行条件下的辐射加热效应,探究壁面辐射热流分布规律对下一代火星探测器的设计具有重要意义。本文首先对火星载入飞行器火星科学实验室MSL（Mars Science Laboratory）的地面试验模型的有/无攻角飞行流场进行了数值模拟,并与T5风洞试验数据进行比较,之后探究MSL的真实飞行条件,在此基础上数值分析两组不同高度飞行条件下热化学平衡和非平衡对热动力学特征的影响,包括研究单温度和双温度模型下流场温度、压力分布、滞止线上温度、压力、马赫数以及各反应组分的质量分数分布情况,此外研究了Park的10组分16化学反应模型和8组分8化学反应模型对流场模拟结果的影响。由于火星探测器飞行中头部激波层气体温度高达数千开尔文,在这样的温度条件下,激波层气体对于飞行器壁面的辐射加热有着很大的贡献,而研究气体的辐射加热,首先需要获取气体的辐射特性参数,目前计算气体的辐射特性参数的LBL方法因极为耗时,在工程应用上几乎得不到推广,为了减少计算时间成本,本文基于高分辨率光谱数据库HITEMP-2010以及CDSD-4000,采用LBL以及窄谱带K分布模型,自编程实现该代码,并验证了程序的正确性,还针对不同窄带宽度对吸收系数的影响做了比较,最后得到了窄带宽度25cm-1,温度区间为300K-10000K共98个温度点,CO2和CO气体摩尔分数为10-6到1共25种组分比的两个CO2窄带K分布吸收系数数据库（对应HITEMP-2010和CDSD-4000数据库）和一个CO的窄带吸收系数数据库（对应HITEMP-2010数据库）。为计算壁面辐射热流,自编程LOS辐射传输代码,并对该代码的正确性进行验证。最后基于数值计算得到的MSL飞行流场参数以及CO2及CO的窄带K分布吸收系数数据库,采用该代码计算飞行流场中CO2及CO对MSL防热大端面的辐射热流,结果表明壁面辐射热流密度分布呈现中间高、鼻翼和肩部低的特点,其中40km高度计算的总辐射热流密度比50km处高,40km单温度模型计算结果最大,约为2.48w/cm2,而且此时CO2对表面辐射热流的贡献要大于CO。