作为MEMS技术的一个重要分支,微流体技术近年来已经有了很大的发展,并广泛的应用在生物、医药、航天、机械以及电子等各个领域。但是,在微流体内部的流动和换热等方面仍缺乏成熟的理论和可靠的实验。因此,本文的工作旨在将微尺度流动通过数值模拟的方法展现出来,分别就对微喷管内流动特性及推进性能、微通道换热特性等进行有效的预测,加深和拓宽微尺度流动在工程领域的应用。根据喷管的准一维等熵流体理论,采用连续介质方法数值模拟研究了落压比变化对微喷管流场结构的影响,包括对马赫数的影响、对压力场及总压降的影响以及对密度的影响,发现在不超过设计落压比的情况下,落压比增大能够有效地抑制边界层分离现象并提高喷管效率;研究了高速流场中“超声速环”现象,发现其本质就是过膨胀状态下微喷管内形成的“马赫盘”,并利用激波理论分析讨论了在微尺度下该现象的形成机理及相应的产生条件;在保持出口压力的情况下,采用落压比界定出“超声速环”可能存在的范围。采用连续介质方法和DSMC方法对二维微喷管的流动特性和推进性能进行了数值模拟,发现由DSMC方法得到的结果更接近真实情况;分析了外形结构及边界条件对微喷管的流场结构及推进性能的影响,发现喉部为圆角型的微喷管的推进性能最优,最优圆角半径为喉部宽度的0.686倍;而轻质推进剂和高温推进剂同样能够提高微喷管的比冲,但是需要牺牲推进效率;并由此提出了微喷管优化的建议。根据微通道热沉原理提出了两种类型的微尺度换热器:微尺度气冷式换热器和微尺度液冷式换热器;基于VB软件平台设计开发了一套微通道换热器热设计软件,并将软件计算结果与文献数据进行了对比,取得了良好的一致。