微小卫星因其发射方式灵活、研制发射成本低、研制周期短、应用领域广等优势,受到了许多国家的重视,因此微小型卫星已成为航天领域重要发展趋势。微小卫星受到体积、质量限制,普遍采用动量轮或微推进系统进行姿态控制。其中,自增压式丁烷微推进系统具有质量轻、体积小、成本低和可靠性高等优点,受到世界主要航天机构的重视。但国内外对于该推进系统的研究还主要停留在实验层面,缺乏必要的机理理论研究,阻碍了自增压式丁烷微推进系统工作性能的进一步提高。本文采用数值模拟的方法对自增压式丁烷微推进系统的模型构建、工作特性、推力提高等方面开展研究。首先,本文基于AMESim平台,建立了考虑丁烷相变的自增压贮箱模型、液路和气路电磁阀模型。基于AMESet平台的二次开发功能,设计和编译了考虑丁烷相变的稳压缓冲容器模型和带电阻加热的推力器模型。在此基础上建立了自增压式丁烷微推进系统的一维仿真模型。对比了斯泰伦博斯大学的推力实验结果,结果显示仿真与实验推力结果具有良好的一致性,验证了模型的准确性。随后分析了基准工况下自增压贮箱、缓冲容器、液/气路电磁阀在工作过程中的热力状态参数变化规律,并分析了开机过程中推力器的推力变化规律。然后,建立了弹簧形、翅片形和螺旋形三种不同类型加热器的实体模型,并采用三维数值模拟方法对比分析了加热器形状和结构参数对推力器工作特性的影响。结果表明,当加热功率一定时,加热器形状和结构参数对推力器的比冲影响较小,螺旋形加热器的预热效果最好,相较于基准形推力器温度提升了13.65%。在螺旋形加热器结构参数优化的基础上,获得推力器的最优结构。最优结构相较于基准形比冲提高了8.44%。通过引入了马赫数和加热效率修正系数C1和A1,建立了电阻加热推力器的推力修正模型。最后,对推进系统的工作特性进行了一维仿真研究,重点分析关键部件的热力状态变化规律。分析了贮箱容积和贮箱充液比对工作过程中贮箱内工质压力和温度的影响,研究了液路电磁阀驱动电压、线圈匝数、阀芯质量、电磁阀孔径和弹簧预紧力对启动过程中电磁阀响应特性的影响,探讨了缓冲容器的体积对系统工作特性的影响,获得了不同加热功率和扩张比下的推力结果,并对变推力工况下的系统动态工作特性进行了分析。研究结果表明:贮箱体积对贮箱内的温度和压力变化影响较小,当贮箱充液比降低20%时贮箱内工质压降和温降幅度分别减小了1.23%和0.17%。驱动电压和线圈匝数的增加有利于减小电磁阀的响应时间,增加阀芯质量和弹簧预紧力不利于电磁阀的快速响应。增加缓冲容器的体积有利于稳定向推力器供给推进剂,当推力器的加热功率增加40W时推力器的比冲提高了31.52%、扩张比增加200时推力提高了2.53%。当系统变目标推力时系统能够在1s内达到目标推力。