水下炸礁是航道整治工程中常用的施工方式。传统的水下爆破作业产生的巨大冲击波及有害的化学气体会造成水下生态环境的破坏,同时对鱼类的生存活动带来威胁。因此,研发一种环保清礁技术对于未来内河航运的绿色生态发展具有重要意义。本文提出一种将磨料水射流技术运用于水下切割礁石的新理念。采取理论分析与数值模拟相结合的方法,对淹没条件下磨料水射流喷嘴内外的流场分布特性进行了系统研究,总结得出如下几点主要研究成果:(1)本文分别建立了淹没条件下的纯水射流和磨料水射流的二维数学模型。通过对比分析得到,磨料水射流与纯水射流的流场分布特征大体相似,区别在于因为固相磨料与液相水的比重差异,导致了液固两相介质在整个射流演变发展的各个阶段中出现了不同程度的速度差。(2)针对锥直型喷嘴的收敛角角度、出口直径大小以及圆柱段长度三个重要结构参数,模拟计算了不同喷嘴结构尺寸情况下的淹没磨料水射流流场。通过对比分析喷嘴内外磨料水射流中轴线沿程位置以及水平截面处液固两相速度的具体变化,逐步优化了喷嘴结构尺寸。(3)模拟计算不同磨料密度、体积浓度以及粒径大小条件下的淹没磨料水射流流场,对比分析喷嘴外磨料水射流中轴线沿程位置以及水平截面处液固两相速度的具体变化。结果表明,相比于磨料粒径而言,磨料密度与体积浓度的改变对射流的影响作用更为明显。(4)模拟计算不同淹没水深情况下的磨料水射流流场,具体分析了环境围压对于射流中液固两相介质沿轴向和径向方向上速度分量的变化。结果表明,天然河流中的低围压环境不会对高压磨料水射流的演变发展造成明显干扰。(5)模拟计算淹没动水环境条件下的磨料水射流流场,具体分析了水流流速大小对于射流中液固两相介质沿轴向和径向方向上速度分量的变化。结果表明,水流的冲击作用会导致射流方向发生偏移,其中射流初始段受到的影响较小。(6)模拟计算不同靶距情况下的磨料水射流冲击流场,对比分析射流中液固两相的速度变化规律以及动压分布特性,最终确定了最优射流切割靶距范围为1.5~2.0cm间。