除锈工艺广泛运用在船舶修造业,是船舶涂装工艺中不可或缺的步骤,也是公认的修造船行业中的高污染环节。在秉承“绿色造船,节能环保”的理念下,除锈工艺技术的提升显得尤其重要。以超高压水射流为代表的环境友好型技术,具有能耗低、污染小、高效、易于操作等优势,被人们所重视并在船壁大面积除锈中得以运用。对于超高压水射流成套装备,国内外众多学者、科研机构主要集中研发载体平台的机器人、专用高架车等,但关于喷头装置水动力性能的研究比较欠缺。同时,国内很多成套设备所采用关于喷头的设计参数,一般是通过参考国外同类产品的相关参数并结合现场经验确定,通过定量化分析去选择喷头（特别是喷嘴）的核心参数基础性研究相对较少。本文针对单束定攻角射流特征参数对射流效果的影响,对超高压水射流除锈喷嘴的工艺参数进行模型仿真和优化分析。首先,根据超高压水射流的特点,结合空化、多相流等多种模型,同时考虑液体的可压缩性,进行模型有效性和网格依赖性验证后,实施了超高压水射流除锈喷嘴三维仿真计算。将靶面剪切应力和打击压强分布作为重要参量,开展不同靶距和冲击角对超高压水射流动力学性能影响的分析,阐明了靶面最大剪切应力、打击压强分布规律与靶距和冲击角的关系。然后,确定有关超高压喷嘴的内外部工作参数,经过正交试验设计的极差分析,得到喷嘴内外部参数的主次分析。研究超高压喷嘴典型工艺参数对冲击射流壁面剪切应力的影响规律。采用模型仿真得到的所有基础数据,利用MATLAB回归分析法、深度神经网络算法和Minitab软件工具建立不同的预测模型,分析比较得出最佳预测模型,将其作为回归预测模型,运用到遗传算法中进行更胜一步的优化。最后,基于前期建立的预测模型,利用遗传算法分析得出喷嘴四个工艺参数的最优参数组合。将喷嘴最优的内外部参数组合加工成实际喷嘴,进行替换和测试除锈效果,相关研究为超高压水射流除锈喷嘴结构和喷射参数设计提供相应参考,同时将全面促进修船除锈工艺的技术进步。