热气动弹性分析是高超声速飞行器研制过程中的关键技术之一。热气动弹性问题涉及计算空气动力学、计算结构动力学、计算热力学等多门学科,属于典型的流固热多场耦合问题。本文在全面回顾热气动弹性分析方法的基础上,采用了一种多场耦合方法,将CFD与ANSYS热-结构场求解器相结合,实现各场之间的全耦合求解,并利用该方法研究了典型高超声速翼面的热气动弹性问题,主要工作有:建立了典型高超声速飞行器翼面模型,分别利用CFD程序和ANSYS软件求解其流场和结构参数,通过耦合平台完成流场和结构之间的数据交换,实现多场耦合分析。研究了该模型的静热气动弹性配平问题,同时还讨论了材料属性变化和热应力对结构的影响。结果表明,对于本文模型,气动加热使结构刚度和模态频率降低且弯-扭模态逐渐靠近;结构刚度下降主要由材料属性变化所引起,热应力的影响很小,而结构变形主要由材料热膨胀所引起。以热配平结果为初始条件,在配平基础上对结构施加扰动,研究了配平后模型在此扰动下的热气动弹性响应问题,结果表明气动热的作用使模型的气动弹性特性发生改变,颤振速度大幅降低,其中材料属性变化起主要原因。采用多场耦合及分段求解的方法,研究了翼面模型在气动热作用下的瞬态加热问题,以及加热过程中结构力学特性和气动弹性特性随时间的变化规律。结果表明,结构经过一段时间的加热最终达到热平衡状态,其中在初始阶段升温较快,之后趋于平缓。结构的模态频率随时间逐渐下降,初始阶段下降较快,之后逐渐趋于热配平后的模态,而其颤振速度也呈现同样的变化趋势。