自20世纪60年代,人类就开始了对火星的探索,21世纪,登陆火星会成为深空探测最重要的目标之一。火星探测器进入火星大气层的过程与地球再入有-定相似之处,然而由于火星大气成分与地球大气成分存在差异,探测器周围发生的物理化学变化也会随之不同。地面模拟火星大气进入过程困难重重,制约了探测器气动布局和热防护系统的发展。为了获得火星进入舱在进入火星大气层过程中的气动特性,本文主要取火星探路者号探测器(MPF)的外形为研究对象,利用CFD-FASTRAN软件对其进行气动热数值模拟。首先,建立带有化学反应源项的高超声速流轴对称数学模型,以Lobb球头柱为例,利用CFD-FASTRAN软件对其进行地球大气的气动热数值模拟,模拟结果与文献吻合良好。接着,对MPF进入火星大气时四个时间点下的二维气动热环境进行数值模拟。通量差分采用一阶Roe的FDS格式,时间离散采用后退欧拉格式。结果表明,探测器进入火星大气层71s后,马赫数不断降低,化学反应的剧烈程度减弱,激波脱体距离显著变大；驻点热流值逐渐降低；肩部以后,流场的加速减压趋势明显；尾部存在亚声速回流,温度略高于肩部以后其他区域;高马赫数下,化学非平衡效应更明显,气体组分变化更剧烈。最后,建立带有化学反应源项的高超声速流三维数学模型,以MPF的外形为研究对象,对其在有攻角(5。,10。,15。,20。)状态下大底处的三维气动热环境进行数值模拟。结果表明,攻角对温度、压强和热流的峰值影响不大,它主要影响驻点的位置,攻角越大,驻点越靠近迎风面的肩部。迎风面会出现两个高热流区,分别在靠近头部和靠近肩部的区域,非迎风面热流明显降低。