电热等离子驱动的毛细管放电是电热发射技术的关键物理过程,一直是相关技术领域的研究热点,具有极其重要的学术及工程价值。毛细管放电过程十分复杂,通常会产生强电磁干扰等因素。目前的测试技术难以对这一物理过程进行有效测量,因此数值模拟技术成为了该领域的主导研究方法。本课题针对常规毛细管放电、带延长管的毛细管放电过程自行开发一套高精度、高效率的数值模拟程序,并利用其对毛细管放电流场特性展开深入研究。首先,在分析毛细管放电物理过程的基础上,建立了常规一维不定常毛细管放电数学模型。针对模型中Saha方程的求解计算,本文首次提出一种适用于毛细管放电数值模拟的Saha方程求解算法。该方法可将求解Saha方程的多元问题转化成为一个关于温度的一元问题,在大幅度降低Saha方程求解难度的同时,可获取任意精度的计算结果。在此基础上,本文自行开发了一套用于毛细管放电数值模拟的程序,与现有试验数据进行了对比分析,验证了相关模型及程序的合理性及有效性。其次,基于局部充分混合等假设条件,建立了带延长管的一维不定常毛细管放电数学模型,该模型考虑了黄铜延长管、多物质等离子体等因素。利用该模型对带延长管的毛细管放电过程的进行了数值模拟,模拟结果表明金属延长管主要通过“堵塞”效应造成毛细管内部流场压力的提升,通过其附带的瞬态效应引起毛细管内流场参量对输入电流变化的延迟反应。通过与试验数据及常规毛细管放电数值模拟结果的对比,发现该模型的计算结果与试验数据的吻合程度相对更高。最后,对毛细管放电数值模拟程序的计算效率问题展开研究。通过对程序运行耗时分析,发现求解Saha方程占据了绝大部分的程序运行耗时。针对这一问题,提出了优化迭代系数取值及动态迭代初值设定两种计算效率优化策略。数值测试表明采用这两种优化措施可显著降低毛细管放电数值模拟程序的运行耗时。