近年来,由于现代高科技的发展要求,加工及控制技术的提高以及实际工程的需要,微型化、集成化和智能化已成为现代工业的发展趋势。随着微型化技术的快速发展,真空技术越来越多地涉及到微通道中的气体流动问题。在微机电系统和生物芯片微纳流动控制中、在氦质谱检漏和质谱成分分析的高压动态取样技术中、在电力电容器和动力电池脱气过程的压紧薄膜间的气体扩散过程研究中,微通道气体流动过程的研究显得日益重要和突出。本文借助OpenFOAM软件,采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法,对微通道内的稀薄气体流动过程进行了模拟研究。首先对DSMC方法在过渡流区域和分子流区域的适用性进行了验证,结果表明,模拟计算结果与经典理论计算值符合良好,为后续内容的模拟研究奠定了扎实的基础。针对真空漏孔内的气体流动过程,分析了氦气和空气在真空漏孔内的压力分布、速度分布、温度分布、流态分布以及漏孔结构对反应时间的影响。研究表明,沿程压力分布呈非线性变化,气体沿程速度不断增大,沿程温度在出口处有明显下降,氦气相对于空气来说变化更为显著。随模拟时间增加,漏孔内的气体流动状态由同时包含滑移流和过渡流转化为同时包含滑移流、过渡流和分子流。过渡流所占比例不断下降,分子流所占比例不断上升,但漏孔内主要的气体流动状态为过渡流。此外,理论漏率相同的漏孔,反应时间随直径的增大而显著增长。对于质谱分析动态节流取样中的高真空段内的气体流动过程,探讨了氮气和氢气在长径比不同和入口处两种气体压力比不同时的微通道中的压力分布、速度分布、温度分布及质量偏析情况。结果表明:沿程压力分布呈线性变化趋势,轴向压力径向分布保持恒定,长径比影响压力变化速度及压力变化量,入口处气体压力比对压力分布几乎无影响;沿程速度不断增大,轴向速度径向分布呈抛物线分布,长径比影响速度变化率,氢气所占比例越大,对应速度越大;沿程温度在出口处有明显下降,长径比越小,氢气所占比例越大,温度降低越显著;长径比及氢气所占比例越大,质量偏析情况越显著。针对狭缝型通道内的气体迁移过程,以真空玻璃为例进行了模拟研究。对两种尺寸真空玻璃在分子流态下通过抽气口抽气和不封接置于真空室内抽气两种方式抽气过程中的气体流动特性进行了研究,研究表明:通过抽气口抽气时,抽速稳定快,稳定抽速低,压力变化量小,沿程压力分布近似呈线性变化趋势,轴向压力径向分布保持恒定,沿程速度和沿程温度基本保持稳定,真空玻璃尺寸越大,压力变化量相对越小,尺寸对沿程速度和温度基本无影响;通过真空室抽气时,抽速稳定慢,稳定抽速大,可实现较高的真空度。沿程压力分布呈非线性变化,轴向压力径向分布保持恒定,真空玻璃尺寸越大,压力变化量越小,沿程速度不断增大,真空玻璃尺寸越大,稳定速度越大,速度增量越小,沿程温度在真空玻璃末端有所下降,尺寸越大,真空玻璃末端的温度下降越显著。通过对微通道中稀薄气体流动过程的蒙特卡罗模拟研究,可以在分子水平上研究微通道中的气体流动特性,从微观角度剖析气体在微通道内的物理机制及运动规律,可以帮助人们了解复杂的流动现象,为人们发现新的流动现象,建立新的概念和物理模型提供依据,同时对于气体流动理论的发展和实际工程应用具有重要意义。