高速水射流超细粉碎技术中,高速水射流具有良好的解理与分离特性,能很好的保持颗粒的原始晶体形态、表面光洁度及材料原始物化性质,有利于分离提纯制备出高纯度产品;同时较传统研磨粉碎技术也具有粉碎效率高、节能环保、适用范围广等优势,在超细粉体生产领域具有广阔的应用前景。虽然国内外对高速水射流超细粉碎装置及技术工艺等方面的研究已经取得了长足的进步,但对多相混合高速射流流动特性的研究甚少,相关理论的研究滞后。本文以自主研制的后混合式高速水射流超细粉碎系统为基础,采用理论分析、实验研究和数值计算相结合的方法研究了系统的粉碎工艺参数、粉碎机理、混合射流流动特性、多相间混合及加速的内在机理,提出了加速分区理论,并运用冲击痕迹法进行了验证。创新性的研制了一套高速水射流冲击-研磨复合式超细粉碎系统,通过冲击和研磨粉碎实验初步研究了两个工艺综合粉碎的技术可行性及粉碎效率。　　本文首先设计并制作了一套后混合式高速水射流超细粉碎系统,该其核心装置-后混合式高水射流超细粉碎磨采用了水平射流、竖直单进口的靶式构造型式,其独特的“共振跌落自吸式进料斗”有效的解决了进料不畅的生产实际问题。系统实现了硬脆性非金属物料的细粉和超细粉碎,达到了设计预期效果。在后混合式高速水射流超细粉碎系统的基础上引入侧向射流系统研制了一套高速水射流冲击-研磨复合式超细粉碎系统,经初步研究表明冲击与研磨的有效结合可提高粉碎效率和匀化粉体产品粒级。　　其次,初步构建了颗粒冲击粉碎与破碎的物理模型,将颗粒冲击粉碎与破碎过程分为应力发展、粉碎加次生裂纹、惯性冲击和破碎加次生裂纹等四个阶段;认为小粒级粉体来自高应力区,大粒级颗粒则主要产自低应力区。讨论了冲击粉碎、水楔和水垫效应等粉碎机理,综合研究发现冲击粉碎机理起着决定性作用。而在冲击粉碎过程中,第一次冲击对总粉碎率的贡献占主导地位,第二次冲击作用较小。通过实验和数值计算综合研究发现水射流在靶面上会形成流动滞止区(即水垫),此水垫具有增阻减产影响。此外,在研磨粉碎系统中,研磨腔体内各介质间的反复摩擦与剪切是生产细粉及超细粉体的主要机理。　　再者,通过数值模拟、粉碎及冲击痕迹实验相结合的方法,研究了多相混合射流相间的混合机理和加速特性,探讨了颗粒在加速空间中的分布规律。混合室内水射流强烈的紊动掺气和卷吸是混合附加相的内在机理,弥散于空气中的颗粒在水射流束强烈紊动掺气和卷吸作用下,一部分直接混入水射流束,一部分则经水射流束下部强大的卷吸作用卷起而混合,剩余颗粒则未能进入水射流束直接作用范围,而是随混合室内高速气流一起被携带进入加速管。混合射流载体对颗粒的加速存在分区,按载体水气两相介质物相组成比例划分为气流区、气水区、水气区、势流区,分别对应的加速分区及区域厚度为低效加速区(6R≤δ)、外层高效加速区(2R≤δ<6R)、内层高效加速区(1R≤δ<2R)、理想加速区(δ<1R);颗粒越靠近射流中心冲击能量越大,粉碎效率也越高。在本系统中颗粒在加速管内的空间分布为外层、内层高效加速区内含量最高,越靠近势流区颗粒含量越少,气流区内颗粒含量最少,且气流区内颗粒含量随加速管径增大而增大,即颗粒很难进入理想加速区,大部分仍依靠内、外层高效加速区加速。因此,优化喷嘴直径与加速管管径的配置,强化加速管对颗粒运动的约束作用,迫使颗粒靠近或进入该区域可有效提高粉碎产率。　　最后,研究了D25管型条件下冲击粉碎系统的水射流工作速度、进料粒级及进料速度等运行参数对粉碎效率的影响,并对运行参数进行了进一步优化。各运行参数中,水射流工作速度是决定粉碎产率及获取低粒级细粉、超细粉体的首要技术参数。提出了“循环粉碎”工艺,并通过冲击粉碎实验进行验证和研究,采用该工艺可使粉碎产品超细化、匀化。此外,系统的最大实验生产量达到了1.1 T/h,具有较高实际生产应用水准。　　以上研究成果丰富和发展了高速水射流超细粉碎技术相关理论、技术工艺和研究方法,为该项新技术的推广应用奠定了较为扎实的基础。对磨料水射流加工工艺技术提供了实际应用参考,并具有一定的学术意义和理论价值。