随着经济技术和科技水平的不断发展,我国对公共安全设施的建设在不断提升。消防灭火车作为扑灭火灾的重要设备,也在不断更新换代。消防车可分为三代,本文研究的液氮消防装备属于第三代消防车所使用的配套装备,它喷射大流量、微粒化、高射速的“云状”灭火剂,“云状”灭火剂与火焰大面积接触,改变了消防人员进入建筑物内部强攻灭火的战术。本文主要研究了液氮消防装备的低温阀门温度分布特性和喷嘴气液两相流的喷射机理。以低温截止阀为例,对其进行模型建立和网格划分,并进行稳态热分析,得到低温阀门的温度分布和热流量分布规律。针对喷嘴内部两相流的形态变化,选取不同尺寸参数的拉伐尔喷嘴和普通喷嘴进行流场分析,在建立几何流体域模型的基础上,运用VOF仿真模型对其进行模拟,得到了两相流的压强、密度、速度变化规律。并对不同喷嘴尺寸的流体喷射速度进行对比,得出了两相流速度随喷嘴尺寸的变化规律,提出了最佳的喷嘴尺寸。此外,还进行了喷嘴后坐力的计算,发现喷嘴的后坐力与流量成正比关系,与出口面积成反比关系。为了进一步研究喷嘴下游喷雾的分布特性,对液雾形成机理进行了分析,包括液膜的形成,液滴的破碎等,同时推导了液滴破碎的三大数学模型。通过对两相流韦伯数的计算,确定了液滴破碎模型。在仿真模拟时,首先计算了两相流喷射时的液膜厚度,通过对喷嘴出口截面处的两相流参数的计算,研究了水雾喷射时不同气液比、不同液相流量时的出口截面含气率、液膜厚度的变化规律,液膜厚度随气液质量比的增大而减小,与液相流量基本无关。此外,研究结果还表明,出口截面的各项参数是随时间呈周期性变化的。最后,利用DPM模型对喷雾场进行连续相和离散相的耦合模拟分析。对水雾喷射的流体域进行建模和数值模拟,得到了喷雾场的液滴各参数分布云图,并对不同液相流量和不同气液比时的喷雾特性进行研究,得出了它们对液滴分布的影响规律,从而得到了最佳的气液比。本文的研究对液氮消防装备的设计优化有着重要的理论意义。