铁路货车运行安全是我国铁路向重载、高速目标发展的重要前提。为了确保和提高铁路货车运输的安全性,需要定期对货车轴承进行清理及维护。随着科技的发展,对轴承清洗设备的清洗效果的要求越来越高,喷嘴作为轴承清洗设备的主要执行部件,其性能的优劣直接影响着轴承的清洁效果。本文首先采用Creo软件建立圆柱形喷嘴和扇形喷嘴的射流工艺参数模型,利用Gambit软件对模型进行网格划分,在检查网格质量并定义边界条件类型之后,导出MESH文件。之后,将MESH文件导入到ANSYS FLUENT软件中,根据实际情况设置VOF两相流模型和Realizablek-ε湍流模型,并对边界条件进行参数设定,最后对数据进行初始化并进行仿真分析。分别对两种喷嘴射流工艺参数进行单因素分析之后发现,各射流工艺参数对打击面轴向动压力的影响存在耦合关系,所以对喷嘴射流工艺参数进行正交优化设计,根据正交优化方案分别对各组喷嘴进行有限元分析,得出两种喷嘴的最优射流工艺参数组合。根据已经得出的两种喷嘴的最优射流工艺参数组合,对两种喷嘴的内部结构参数进行正交优化设计,分别得出两种喷嘴的最优内部结构参数并3D打印法制造了样品。通过工厂实验,对优化后的喷嘴进行了清洗实验验证,由于实验结果无法达到预期效果,所以设计并制造了实验室实验设备,对正交优化设计所得出的最优参数组合的两种喷嘴进行实验验证。实验结果表明最优参数组合喷嘴的理论仿真数据结果与实验结果基本一致。最后,本文对多喷嘴布局的研究方法进行了分析研究,确定了目标函数、优化变量和优化方法,并进行了对圆柱形多喷嘴布局的算例分析,结果表明多喷嘴布局的研究方法是可行的。本文的研究成果为更深入研究喷嘴的清洗效果打下了一定的理论基础,同时也为研究其他清洗设备提供了 一些理论参考数据。