В представляемой работе развивается численный подход к моделированию нелинейных процессов в технических системах малого размера. Физика функционирования подобных систем описывается целой иерархией математических моделей, спускающейся вплоть до атомарного уровня. В результате такого объединения появляется возможность точного предсказания свойств моделируемых объектов и процессов. В работе рассматривается задача сверхзвукового холодного напыления наночастиц на подложку, актуальная для многих направлений нанотехнологии. Для численного анализа задачи предложен комбинированный подход, сочетающий в себе сеточное моделирование газодинамических процессов на макроуровне с помощью уравнений газовой динамики, в которых коэффициенты и отдельные члены определяются методами молекулярного моделирования. В основе подхода лежит расщепление по физическим процессам и масштабам. В проведенном исследовании предложены смешанная математическая модель взаимодействия газовой смеси с металлическими поверхностями, развиты численные методы и разработана параллельная реализация основных компонентов модели. Проведенные численные эксперименты показали преимущества и проблемные места предлагаемого подхода.