高压磨料水射流切割喷嘴内部流道型线结构直接影响到射流流场动力特性的优劣，设计出高性能结构参数的喷嘴逐渐成为了国内外学者研究的难点和热点。探讨适合于前混式和后混式的最佳结构切割喷嘴形状及射流流场特性、优化喷嘴结构参数具有重要的理论和实际应用价值。论文首先根据射流理论，进行了喷嘴设计，建立了五种的不同结构喷嘴物理模型；其次，分别建立了适合这些喷嘴性能分析的单相流和液-固二相流的控制方程和封闭方程；采用混合有限分析法对这些方程进行离散；采用SIMPLE算法对计算平面上射流进行压力和速度耦合；数值模拟分析表明：过渡段的长短直接影响射流的等核区的长度，影响射流的集束性；各个喷嘴的动压和总压分布情况是沿射流的轴线方向呈递减的，类似“帽”状的分布；射流中心的速度最大。单相流情况下，本文设计出的具有收缩段、过渡段和扩散段内部流道型线的喷嘴流动特性较好；并且在收缩段和过渡段有圆角特征的喷嘴流场特性更佳；这种出口具有扩散段的喷嘴所产生的流场的出口径向速度较大，集束性不佳，这种特性更适合于做后混式水喷嘴，能更好的将水流和磨粒混合均匀。液-固二相流情况下，传统的锥直型流道的喷嘴具有较好的流动特性，且射流的集束性较好；径向的速度较小，此类喷嘴更适合做前混式高压磨料水射流切割喷嘴。最后，将Taguchi(田口方法)应用到喷嘴的结构参数优化中来，分别建立L18和L9正交分析表对适合后混式的喷嘴和适合前混式的喷嘴的结构参数进行优化设计。