本发明公开了一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法。该方法包括：运行固体物体在气体环境中高速飞行的分子动力学模拟，输出模拟过程中原子的位置以及速度信息；根据飞行物体表面坐标，构建气体分子与表面相互作用区域的空间位置；分析不同时刻相互作用区域内气体分子的速度分布，获得物体稳定飞行状态下的气体分子速度分布；结合玻尔兹曼分布与双峰分布函数，拟合得到速度分布函数表达式，在速度空间内对分布函数求矩得到热流密度。本发明提出了一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，可用于研究高超声速流和亚声速流对表面热流密度的影响规律，提供从微观层面认识高超声速流动与气动加热的方法。