微型设备内部通常具有很高的表体积比,流动区域可以覆盖连续流域、滑流流域甚至过渡流域,捕捉微流动中的多尺度流域流动特性是一大难题。目前大部分模拟算法仅在特定流域内经济有效,无法在精度与效率方面同时满足微流动工程实际需求。为有效解决微尺度流动中捕捉多尺度流域流动特性这一难题,本文在离散统一气体动理论格式(DUGKS)基础上,进一步建立了含力项DUGKS与双分布DUGKS两大模型,进行了模型验证,开展了等温微通道流动特性、微喷管流动特性及推进性能的研究。针对等温低速微流动,本文建立了含力项等温DUGKS模型,分析了等温微通道流动。模拟了压力驱动的长微通道流,模拟结果与DSMC结果及实验值吻合较好,验证了编制程序的正确性。进而模拟了全流域下恒外力驱动的微通道流动,研究结果表明,随着克努森数(Kn数)升高,气体稀薄效应增强,滑移速度逐渐增大,并且质量流率出现了拐点。模拟结果与参考解基本吻合,验证了模型的正确性,同时也表明了模型能够胜任全流域的模拟。针对变温高速微流动,在等温DUGKS模型基础上,本文进一步建立了含总能分布函数的双分布DUGKS模型,研究了微喷管的流动特性及推进性能。分析了背压及器壁黏性对微喷管流动特性的影响,出口存在背压时会引起气体分流及回流,还会产生不同强度的压缩-膨胀波,采用无黏器壁时会减少该波动效应。进一步分析了入口压力、微喷管尺寸、入口温度对微喷管推进性能的影响,增大入口压力、微喷管尺寸可获得更大的推力,更高的比冲;增大入口温度,虽然可以获得更高的比冲,但牺牲了推进效率。研究结果表明,可通过Kn数表征微喷管的推进性能,通过调整入口压力、喷管尺寸、入口温度获取较小的Kn数,可以获得更好的推进性能。