无针注射具有减轻患者对针头的恐惧、避免潜在的针刺伤害和交叉感染等优点,非常适用于疫苗、胰岛素等小剂量药物输送。本文主要围绕无针注射器的安瓿喷嘴结构、驱动方式与结构设计,对无针注射系统进行了仿真与实验研究。首先,采用realizable k-epsilon湍流模型并结合动网格法和六自由度解算器,研究不同喷嘴锥度和锥形区长度对射流喷射特性的影响。选取峰值滞止压力、射流速度、峰值湍流强度作为主要研究参数,综合分析得到较优喷嘴结构。仿真结果显示:对于五组不同锥度的喷嘴模型,在喷嘴孔口处,锥度越小的喷嘴具有越高的射流速度及峰值滞止压力,而在距喷嘴4 mm处则得出完全相反的结果。另外,长度越长的喷嘴湍流强度越小,而喷嘴长度对其余参数影响很小,同时还得出不同黏度药液以及不同弹性系数的驱动弹簧对喷射性能的影响规律。使用自行开发的无针注射测试系统进行了射流冲击力测试实验,仿真与实验结果高度吻合。研究结果对商用无针注射器喷嘴结构优化设计提供了思路,有助于实现高效的药物无针注射。其次,开发了一款气弹簧驱动的无针注射器及其复位装置,其动力源是容纳有高压氮气的气弹簧。相对于传统气动式无针注射器,气弹簧无针注射器尺寸较小、重量较轻、具有良好的气密性,且装配简单可靠。通过仿真和实验两种方式测试此注射器的喷射性能,结果均符合理论预期。在整个注射过程中,除初始振荡阶段外,射流速度和滞止压力基本保持恒定,这有利于药物的平稳注入,可保证较高的注射完成率。最后,采用多孔介质模型,对药液在皮下的扩散过程进行仿真,针对不同的注射剂量和不同皮肤孔深（射流刺穿孔）对扩散形貌的影响进行分析,并使用新鲜猪皮肤进行注射实验,观察并分析液体扩散效果,结果有助于了解药液在皮下的扩散机理。另外还通过仿真和实验两种方式探究注射间距对射流喷射特性的影响规律。