汽车罐车作为公路运输的重要载体,被广泛应用于石油、化工等运输领域。汽车罐车作为移动式压力容器的一种,需按相关规定进行定期检验,为保证磁粉探伤、壁厚测量等检验结果的准确性和进罐检测人员的安全性,则需预先对罐体内部进行清洗,其中液化石油气(LPG)罐车污垢由于存在成分复杂、黏性大、附着力强等特点,清洗难度最大,因此本文主要针对LPG罐车进行清洗技术的研究。市场和文献调研表明,目前LPG罐车主流的清洗方式有两种,即人工下罐刷洗和三维洗罐器冲洗,前者清洗效率低、工作条件恶劣,但清洗效果好,普适性强;后者清洗耗时短、自动化程度高,但清洗质量差、水耗能耗大、清洗成本高。因此,为充分发挥以上两种清洗方式的优点,本文提出了一种将高压水射流清洗与机械刮刷清洗相结合的新型清洗方式,并将移动机构技术融入到清洗机构的搭载平台当中,集成了一款汽车罐车爬壁射流清洗小车,并运用理论推导、数值模拟、仿真计算、试验验证等方法对汽车罐车高压水射流清洗技术所涉及的相关清洗工艺、执行设备、射流参数和力学特性等进行了深入研究,论文的主要内容包括:(1)高压水射流清洗操作工艺参数研究。结合罐体内壁污垢特性和射流刮刷联合清洗的除垢机理,确立了射流清洗的最佳水力参数,利用FLUENT流体仿真软件对清洗喷嘴的内外流场进行仿真分析,通过对靶面静压和动压分布规律的研究,给出了可获得最大有效清洗覆盖面积的最佳射流靶距和最佳入射角,为后续清洗设备研发和性能参数优化提供了理论依据。(2)罐车清洗设备研发及性能参数优化研究。搭建汽车罐车清洗系统总体架构,结合罐体内部空间结构和清洗工况,利用Solidworks软件对小车进行本体结构设计和全比例三维建模,进而推导出喷刷机构旋转微分方程,然后对影响喷刷机构转速的钢丝刷压紧力、喷嘴和刷子的旋转半径、壁面粗糙度、起动时间等因素进行了数值模拟对比分析,给出可发挥喷刷机构最大清洗效率的最优转速和最佳影响参数组合,最后利用ADAMS软件对小车的喷刷轨迹进行运动仿真,给出了清洗轨迹完全遍历下的最大行进速度。(3)爬壁射流清洗小车力学特性研究。建立清洗小车的静力学和动力学模型,推导出小车在防止沿壁面下滑、纵向倾覆和横向翻转三种失效形式下所需的最小吸附力方程以及直线行驶和差速转向两种运行模式下所需的最小驱动力矩方程,然后通过对不同壁面倾角和不同壁面粗糙度下的数值模拟对比分析,从而确定小车在可靠附壁与稳定运行时的吸附力和驱动力矩大小,并对不同磁吸附力、不同驱动力矩和不同壁面倾角下的样机附壁和驱动性能进行试验研究,结果表明试验结果与数值分析结果具有良好的吻合性,从而验证了清洗小车力学模型和理论分析方法的有效性。