严重的环境污染、大量的资源消耗,是制约我国21世纪可持续发展的重大问题,我国已进入机械装备和家用电器报废的高峰期,如果全部回炉势必造成巨大的资源浪费,再制造应运而生。再制造的资源与环境效益十分巨大,开展再制造相关研究十分重要,而再制造清洗是零件再制造过程中的重要工序,是再制造零部件进行检测与修复的前提,是零件进行再制造的基础。高压水射流技术是近年来发展十分迅猛的一门新兴技术,能够完成清洗、切割、破碎等工艺。高压水射流清洗属于物理清洗,由于高压水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清洗率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等诸多优点,将其引入再制造清洗中,具有很大的现实意义。本课题围绕高压水射流的清洗,对喷嘴几何结构对喷嘴内外流场的影响及射流的冲击动压分布规律进行了系统的研究。①研究了喷嘴几何结构对喷嘴内部流场的影响,主要针对喷嘴内锥角a、长径比l/d、喷嘴入口直径D与出口直径d对喷嘴内部流场的影响,引入空化模型,采用两相流模型分析喷嘴几何结构对喷嘴内部流场空化程度的影响规律。②研究了喷嘴外气液两相流流场分布规律,建立欧拉质量流量模型,通过FLUENT软件中的用户自定义程序将其耦合到连续性方程中,解决VOF模型不能很好模拟空气卷吸过程的问题,仿真结果与相关学者的实验进行了对比,证实该模型的有效性,使用该模型研究了喷嘴外自由流场的分布规律及射流冲击壁面的动压分布规律,得出冲击动压的大小对清洗的效果具有很大影响。③通过实验研究不同压力和不同靶距下射流打击力的变化规律,与仿真结果进行对比,进一步验证上述模型的有效性。分析了高压水射流清洗参数的选择原则,通过仿真结果与相关理论结合,获得最佳靶距及最大清洗宽度,分析了冲击角度对射流流场冲击动压及壁面切应力的影响规律,提出了冲击角度的选择原则。本课题对水射流喷嘴内外流场的分布规律进行了系统的阐述,深入探讨喷嘴几何结构对喷嘴内流场影响、喷嘴外气液两相流流场的分布规律及射流冲击动压的分布规律,得出最佳靶距、冲击动压与清洗宽度的大小,对喷嘴排列及清洗效率有着极其重要的作用,为研究具体污垢的清洗及相关清洗参数的选择提供理论指导和技术支撑。本课题得到济南市重大科技专项项目“汽车零部件再制造关键技术与装备”的支持。