随着海洋油气产业的大力发展,海底油气管线因其运输效率高、成本低、损失小等优点得到了广泛应用。而为了保护这些管线免于海洋工程作业、渔业活动、波浪作用和地质灾害等物理破坏,一般都将管线埋入海底一定深度。海底开沟机就是一类适应性强、拥有足够开沟能力的作业设备,而其中的射流式开沟机则由于其几何结构简单、开沟效率高在众多工程中得以应用。然而,在射流式开沟机移动冲刷时,卷起的泥沙会在冲刷坑后方沉降形成回淤,影响最终冲刷坑的有效深度,使得管线的埋设深度可能不足。为此本文主要通过数值方法对射流冲刷泥沙问题进行模拟与分析,寻求射流冲刷达到动平衡时冲刷坑主要参数和坑形的表达式,从而预估不同射流条件下的冲刷坑形态,指导开沟机射流系统的设计。本文介绍了工程中射流开沟机的射流开沟问题的初步评估方法,采用预估冲刷坑形态和观察冲刷坑表面水流作用力分布的简化方法来对射流开沟能力进行评价,发现射流开沟机的现有设计中无法得到冲刷坑坑形的具体表达,也无法预估冲刷坑坑内回淤量。介绍了数值计算多相流问题的欧拉和拉格朗日模型,并用这两种模型对二维单喷嘴定点射流冲刷问题进行数值模拟,分析了水流相和泥沙相的流场特性,分别得到和物理实验比较吻合的冲刷坑形态。通过比较选择欧拉模型作为本文主要的数值计算方法。首先,针对泥沙相数值“弥散”现象进行了模型修正,避免了模拟中出现水-沙界面波动的不合理现象;针对冲刷坑边坡局部过于陡峭的现象,提出了对该部位的泥沙相施加扰动力促使泥沙相运动的边坡修正模型。以此构建了修正的欧拉模型,该模型能较好地模拟二维定点射流冲刷问题。然后,用此修正欧拉模型对二维平面移动射流冲刷问题进行了数值模拟,观察了水流相和泥沙相的流场特征图,将数值计算得到的冲刷坑与实验情况进行了比较分析,发现达到动平衡状态时冲刷坑具有自相似性。通过拟合得到了冲刷坑自相似性曲线,并提出了冲刷坑特征参数的估算公式,为预估一定射流条件下的冲刷坑坑形提出了方法。最后,通过对三维单喷嘴移动射流问题进行了数值分析,研究了冲刷坑演化规律和回淤特征。分析了横截面和对称面的冲刷坑坑形变化,对达到冲刷动平衡的冲刷坑参数进行无因次化处理,得到了冲刷坑在特征截面上的自相似曲线,并且提出了冲刷坑特征参数的估算表达式。