喷水冷却是铝型材冷却工艺中常采用的一种重要冷却方法。本文以某企业的挤压铝型材快速冷却设备的开发项目为背景，针对该厂挤压铝型材冷却不均匀的问题，从该厂中选取扁条类铝型材(包括窄扁条铝型材和宽扁条铝型材)和方管类铝型材(包括窄方管铝型材和宽方管铝型材)这两类典型铝型材作为研究对象，采用有限元数值模拟的方法，对它们喷水冷却的流场和温度场进行研究，重点研究冷却影响因素(挤压速度、喷嘴布置、上下喷嘴水流量比、水温及喷嘴斜向布置)对温度场的影响，为冷却设备开发和工艺制定提供理论依据和技术支持。研究内容和主要结论如下：　　 (1)运用有限元软件Fluent建立合理的仿真模型，分别对窄扁条铝型材和窄方管铝型材喷水冷却流场和温度场进行分析，发现它们流场和温度场具有相似性，得出以下规律：就流场而言，属于多股冲击射流，上表面驻点处射流压力最大，下表面驻点处射流压力最小；就温度场而言，射流冲击驻点处换热系数最大，温降幅度最大，远离射流冲击驻点，温降幅度和局部换热系数都减小。　　 (2)以窄扁条铝型材和窄方管铝型材为研究对象，研究挤压速度对铝型材冷却温度场的影响。研究发现：挤压速度对铝型材纵向温度场分布影响明显，对横向温度场分布影响有限；挤压速度对铝型材冷却温度场分布的影响存在某个临界值V0，当挤压速度小于临界值V0时，挤压速度对温度场的影响明显，大于临界值V0时，影响有限。　　 (3)以两类典型铝型材为研究对象，研究喷嘴布置对铝型材冷却温度场的影响。研究发现：在单排喷嘴布置的情况下，不管是窄扁条铝型材还是窄方管铝型材，随着喷嘴纵向间距的增大，纵向温度场分布越来越不均匀，横向温度场分布均匀性没有受到很大影响；在双排喷嘴布置的情况下，对于窄扁条铝型材，最佳横向间距为60mm，对于宽扁条铝型材，最佳横向间距为160mm，对于窄方管铝型材，最佳横向间距为80mm，对于宽方管铝型材，最佳横向间距为140mm。相对于单排喷嘴布置，双排喷嘴布置更加合理。　　 (4)以方管类铝型材为研究对象，研究上下喷嘴水流量比对冷却温度场的影响。研究发现：当上下喷嘴水流量比在(1：4.2，1：4.5)范围内时，上下表面温差达到最小值。　　 (5)以窄扁条铝型材和窄方管铝型材为研究对象，研究水温对冷却温度场的影响。研究发现：水温对它们冷却后的温度场影响很小，随着冷却水温度的升高，典型挤压铝型材的喷水冷却温降速率有所减小，即冷却后铝型材温度有所升高。　　 (6)以方管类铝型材为研究对象，研究喷嘴斜向布置对铝型材冷却温度场的影响。研究发现：当夹角a=35°时，窄方管铝型材温度场分布最均匀；当夹角a=20°时，宽方管铝型材温度场分布最均匀；并将最优斜向布置效果与横向单排和双排喷嘴布置时的冷却效果进行比较，发现斜向布置为最好；随着方管类铝型材宽度的增加，研究所得的最优斜向布置夹角a在变小。　　 (7)以四种铝型材为研究对象，模拟在水冷和空冷条件下铝型材温度场随时间的变化情况。研究发现：对于扁条类铝型材而言，冷却效果比较好，冷却温度比较均匀；对于方管类铝型材，冷却效果较扁条类铝型材稍差，上部区域的温度高于下部区域的温度，而且下部区域有回温现象的发生。