消防水炮是消防业发展的核心设备,具有射程远、流量大、灭火效率高的特点。随着消防技术的发展,水雾灭火得到充分应用。水雾灭火具有用水量少,清洁无污染的优势,并可以利用水雾进行除霾降尘。传统的消防水雾炮和水雾降尘系统存在系统压力大,工作成本高等问题。本文通过结构设计、对消防水炮的流道,喷嘴等结构进行仿真优化,设计一种工作压力低,雾化效果好的细水雾消防水炮。提出的优化设计方法对提高消防水炮的性能提供了参考。本文首先介绍课题研究背景,综述了国内外消防水炮及其射流特性研究发展现状,重点对消防水炮的直流射流以及喷雾射流的形成原理及应用进行了详细的阐述,确定本文的研究内容及要解决的关键问题。其次,提出消防水炮的设计要求,确定消防水炮的整体设计方案,并对消防水炮的流道及喷嘴的结构参数进行了详细的设计,提出了鸭嘴形收敛喷嘴的设计方案。并对消防水炮的流量能量损失和喷嘴出口的水流速度进行了计算和校核。介绍了CFD的计算方法,阐述了水射流运动理论,为消防细水雾炮的仿真提供了理论依据。采用FLUENT软件对水炮流道及喷嘴的射流性能进行了仿真,仿真结构显示所设计的消防细水雾炮结构满足设计要求。在此基础上,对消防水炮的流道结构进行了优化,通过对流道出水管收缩段与安装稳流器的方法改善消防水炮的内部流场,减少水流的能量损失。研究水炮喷嘴的收缩角,收敛段长度进行了研究,得出最佳的鸭嘴形收敛喷嘴的结构参数,经过优化后的消防水炮的流量与喷嘴初始流场均达到了设计要求。