目前，我国已成为世界上拥有高速线材轧制生产线最多、线材产量最大、线材需求量也最多的国家。然而，我国大多数的高速线材轧制工艺都要从国外引进，因此高速线材轧制生产工艺的自主开发很有必要。高速线材轧后控制冷却技术，是影响到线材产品组织性能的关键工艺，也是未来高速线材轧制技术发展的重要方向，而水冷喷嘴的阻力和传热特性是控制整个冷却系统制冷能力的关键。因此，掌握好水冷喷嘴的阻力和传热特性，对自主设计并开发高速线材轧制生产工艺具有重要意义。目前世界上应用最广的控制冷却线为斯太尔摩冷却线，其轧后水冷段的关键部件为水冷喷嘴。本文针对该类型喷嘴内的阻力和传热特性进行了研究。通过分析，在水冷喷嘴结构不变的情况下，影响水冷喷嘴的阻力和传热特性的因素不仅仅是冷却水的流量，穿过水冷喷嘴的线材的直径和速度对它们的影响也不可忽略。本文将通过数值模拟的方法找到各个因素对喷嘴阻力和传热性能的影响规律。利用GAMBIT建立了水冷喷嘴内各种情况下的流体区域的物理模型。并对计算区域进行了网格划分。应用FLUENT求解器对这些模型分别进行了数值求解。通过大量的数值模拟计算，得到了四种规格水冷喷嘴在不同工况下的阻力和传热特性数据，通过对数据的分析，揭示了各个因素（水流量、线材速度、线材直径）对水冷喷嘴的阻力和换热特性的影响规律。在此基础上根据相似性原理得出了水冷喷嘴阻力和换热的计算经验关系式，并利用数值模拟的结果回归拟合得到了具体的计算经验公式。为了能够矫正数值模拟的结果与实际结果之间的偏差，将经验公式计算的结果与线材轧制现场实测得到的结果进行了对比，通过对比分析，将经验公式进行了修正。修正后的计算经验公式便可用于工程实际，为高速线材的控制冷却工艺的设计提供了科学的理论依据。最后将得到的经验关系式运用到线材在生产轧制过程中的温度场仿真中，仿真的结果与实际吻合较好。