随着我国军事和宇航任务的发展,各类航天器对提供极低推力的微型推进器的需求日益增加,微喷管作为微推进器的关键组成部分,主要是通过对气体的流动控制实现航天器的轨道机动和特殊姿态控制等。根据气体流动稀薄程度的不同,可以将流动区域分为:高密度的连续流区,极低密度的自由分子流区和介于两者之间的过渡区。一般情况下微喷管内部流动会出现同时跨越几个流动区域的现象,其中非连续流区的流动会存在着明显的稀薄效应,除此之外,微喷管尺度小,气体工质的粘性效应对微喷管的性能和推进效率有着较大的影响,因此微喷管流动特性的研究对微型空间推进器及微机电(MEMS)动力系统的设计和性能改进具有重要的意义。本文分别采用基于连续介质法的Navier-Stokes方程和基于分子动力学的直接模拟蒙特卡洛法(DSMC)对跨流域问题展开研究,开发出基于有限体积法的的N-S方法计算程序和基于贴体网格的DSMC计算程序。结合基于通量的弱耦合信息传递机制,开发出混合算法的核心功能模块:连续失效判断模块、网格区域划分模块、信息传递模块和数据存储模块,从而实现基于贴体网格的N-S/DSMC的双向耦合算法,在保证对稀薄流动计算准确性的基础上,提高算法计算效率,并成功将其运用于跨流域微喷管的流动计算上。本文根据NASA/Goddard太空飞行中心开发的MEMS单组分推进器原型,对其微喷管展开研究。在保持微喷管面积比不变的情况下,通过改变喷管扩张角、壁面温度、入口流量、和推进剂种类等条件,研究小尺度粘性效应和稀薄效应对微喷管性能和推进效率的影响,并采用多块网格对微喷管外部羽流进行计算,得出稀薄条件下微喷管外部羽流的分布规律,为进一步的羽流力热耦合研究作好准备。