高压磨料水射流切割在当今切割领域中占有重要的地位。与传统的切割方法相比,高压磨料水射流切割具有无切割热变形和切割材料范围广等独特的优点。高压磨料水射流切割技术是一种冷切割技术,由于其独特的优点在各个领域得以迅速的发展。首先对前混合式高压磨料水射流和后混合式高压磨料水射流的优缺点进行了对比,最终选择设计前混合式高压磨料水射流。进而对前混合式高压磨料水射流切割系统的整体方案进行了设计,并研究分析了系统中的压力损失和影响高压磨料水射流切割效果的因素。切割喷嘴是高压磨料水射流切割系统中的关键部件。基于FLUNENT数值模拟的方法对切割喷嘴液固两相流场进行数值模拟,得出的结论是:锥直型喷嘴形成的水射流等速核长度较长,压力损失小且喷嘴结构易于加工,是前混合式磨料水射流切割喷嘴的最佳选择。然后研究锥直型喷嘴不同的结构尺寸对磨料水射流的影响,得出的结论是:收缩角为14度的喷嘴出口处水和砂的速度最大,等速核最长,压力损失最小,所以选择的收缩角为14度。选择长径比时,既要避免长度过短引起的加速不充分,又要避免直柱段过长引起的能量损失,故喷嘴的长径比为4<l/d<6。混砂室是高压磨料水射流切割系统中另一个关键部件。主要通过FLUENT数值模拟软件对混砂室内部流场进行液固两相仿真,得出的结论是:当混砂室喷嘴直径d=2.5mm时,混砂室符合混砂系统的压力匹配条件;当面积比R=2,喉嘴距L_e=2D时,混砂室的混合效果最好。最后研究磨料水射流切割中磨料粒子冲击合金钢材料的冲蚀机理。通过有限元软件ABAQUS研究球形磨料粒子在不同冲击角度下对合金钢靶体的冲击过程。通过与现有实验结果进行比较,验证了仿真结果的正确性。然后研究磨料速度,磨料直径及磨料形状对冲蚀率与冲蚀深度的影响。文章得出的一些结论为以后研究和设计高压磨料水射流切割提供了参考依据,并对今后的研究工作提出了展望。