脉冲水射流因其具有打击力阵发、瞬间爆发巨大能量等特点,被广泛应用于警用防暴、工业切割和农业灌溉等领域,此间,因流体性质、工况变化、喷嘴形状等不同因素,脉冲水射流往往会表现出复杂的动力学行为,直接影响作用效果。为了研究脉冲水射流的相关行为,明确其在喷嘴管外的流动机理,本文基于相关高压脉冲水射流实验,利用数值模拟方法考察了氦气驱动直喷嘴脉冲水射流的流动发展过程。通过对比分析数值模拟结果和实验结果,验证了本文所建立的数值模型的准确性,明确了脉冲水射流喷嘴管外流动特性;比较了直喷嘴圆管内3种氦气/水载荷比下的射流雾化锥角变化情况;对比分析了相同工况下不同形状喷嘴和不同驱动压力下锥直形喷嘴的脉冲水射流流动特性。主要结论如下:（1）通过比较脉冲水射流喷嘴管外流场的数值模拟结果和参考实验可视化结果,发现数值模拟和实验的可视化结果基本一致,并且射流速度、压力等参数具有相似性,表明本文所采用的Standard k-ε模型模拟湍流,VOSET方法结合PISO算法离散表面张力,从而减小相界面曲率误差的数值模拟方法可以准确计算管道外气液两相流动,适合相关问题的流动预测。（2）在驱动压力为0.25 MPa,管内气/液相载荷比分别为1∶1、1∶2和2∶1的直喷嘴脉冲水射流数值模拟中,比较相应载荷比下的雾化锥角结果,发现当气/液相载荷比为2∶1时雾化锥角最大,气/液相载荷比为1∶1时雾化锥角稍小,气/液相载荷比为1∶2时雾化锥角最小。（3）验证了数值模型准确性的前提下,本文对直喷嘴脉冲水射流的喷嘴形状进行了设计优化,提出了锥直形喷嘴和渐扩喷嘴的改进形状,比较3种形状喷嘴的脉冲水射流流场,发现锥直形喷嘴收缩段对运动中的流体有加速作用,其后的过渡段能够增强射流集束性,所以锥直形喷嘴脉冲水射流运动距离最大,平均速度最大,管外射流横向宽度最小;直喷嘴脉冲水射流的运动距离略小于锥直形喷嘴脉冲水射流和管外射流横向宽度略大于锥直形喷嘴脉冲水射流;渐扩喷嘴的扩张段能够减小射流速度,降低射流集束性,分散射流动能,所以渐扩喷嘴脉冲水射流的管外射流横向宽度最大,射流运动距离最小,射流平均速度最小。（4）本文通过对不同形状喷嘴进行脉冲水射流流动特性分析,确定了收缩喷嘴能够增大射流动能和射流横向扩张宽度。因此,在锥直形喷嘴的基础上另外选取了2种收缩喷嘴,分别是:维多辛斯基喷嘴和直缩喷嘴,对比研究相同工况维多辛斯基喷嘴、锥直形喷嘴和直缩喷嘴的流动特性,结果发现维多辛斯基喷嘴脉冲水射流的射流动能最大,流体集束性最好;直缩喷嘴脉水射流的射流动能最小,管外射流运动距离最小,射流流体集束性较好;锥直形喷嘴脉冲水射流的射流动能较大,管外射流横向扩张宽度最大,远大于维多辛斯基喷嘴和直缩喷嘴的脉冲水射流管外射流横向扩张宽度,更加适合脉冲防暴水炮的性能要求。（5）分别对不同压力驱动的锥直形喷嘴脉冲水射流进行数值模拟,分析不同驱动压力下的脉冲水射流流动特性。研究结果表明,在锥直形喷嘴竖直圆管中不同驱动压力的脉冲水射流管外流体动力学行为较为相似,都产生了射流前端突起,两侧横向扩张的蘑菇状射流,但是随着驱动压力的增大,脉冲水射流喷嘴出口处射流速度、射流运动距离和横向扩张宽度都有了明显的增大。