气—面相互作用的研究,是稀薄气体动力学最困难的问题之一。对其机理的深入理解有利于航空航天技术和微纳尺度系统的发展。本文采用分子动力学方法(MD)建立了气—面碰撞的物理模型,通过模拟气体分子Ar在金属Pt表面的散射情况,发现存在四种碰撞模式:碰撞一次弹出、碰撞多次弹出、与壁面完全适应后弹出、吸附。MD计算所得的切向入射速度与反射速度的关系云图呈梭形分布,与传统气—面相互作用模型进行对比,发现Cercignani-Lampis-Lord(CLL)模型的云图呈现椭圆分布,与MD的结果最为接近。而CLL模型采用常数切向动量适应系数(TMAC)是其与MD结果仍有偏差的原因。为此,研究壁面温度、入射速度、入射角度对TMAC的影响,发现壁面温度对TMAC的影响较小,而TMAC随着入射速度平方的增大而减小,并且遵循指数衰减规律。采用拟牛顿法建立了TMAC模型,纳入CLL中,形成修正气—面相互作用模型。研究表明修正模型与MD结果吻合很好。最后,将修正模型纳入直接数值模拟蒙特卡洛方法(DSMC)中,对热传导问题、一维Couette问题、二维高超声速圆柱绕流问题进行研究,研究结果表明:采用修正模型的计算结果分别与热传导问题的实验结果、Couette问题的MD结果和代入准确TMAC的圆柱绕流问题结果吻合很好。综上,验证了修正模型的准确性。