清灰作为滤料过滤粉尘后的再生过程,是袋式除尘的关键技术之一。脉冲喷吹清灰作为目前主流的清灰方式,粉尘脱落受多种因素的耦合作用,其清灰机理尚未达成共识。在现有机理研究的条件下探索一种综合各种影响因素的高效清灰技术,突破除尘器产品创新的瓶颈显得很有必要。脉冲喷吹清灰过程最主要的动力来源于流经喷嘴的脉冲气流,现有机理研究认为滤袋内外压差峰值、加速度极值等是影响清灰效果的关键因素,而清灰过程受这些参数的综合作用,并非单一影响,为了兼顾多种影响因素,在现有条件下提高脉冲气流强度,增大滤袋响应,本文引入航空航天领域经典激波技术,综合提升清灰机理涉及的多种因素作用,根据流体动力学变截面等熵流动特性设计了基于拉瓦尔喷管技术的拉瓦尔型喷嘴和不同型面类型的常规喷嘴,建立计算模型对不同型面喷嘴的脉冲清灰性能进行数值模拟和实验研究,最后研究分析不同清灰系统结构参数对清灰效果的影响。具体研究内容和成果如下:(1)为了越过清灰机理分歧,综合压差、加速度等影响因素,提出了一种利用超音速拉瓦尔喷管技术实现激波振荡效应的高效清灰技术,基于变截面一维定常等熵流动特性设计了新型拉瓦尔型喷嘴,根据喷管设计的几何条件和力学条件,采用五次曲线设计喷嘴收缩段,特征线法设计喷嘴扩张段,得到适用于袋式除尘器脉冲喷吹清灰系统的拉瓦尔型喷嘴。(2)为了验证设计喷嘴的可行性和有效性,根据脉冲喷吹袋式除尘器的结构特性和流场特性,构建用于流场分析的脉冲清灰计算流体力学模型,仿真结果表明流经设计喷嘴的气流达到过膨胀状态,产生激波振荡效应。利用计算流体力学模型和用于单向流固耦合分析的瞬态动力学模型对拉瓦尔型喷嘴和常规喷嘴的清灰效果进行对比分析,并通过脉冲清灰实验中实际清灰量对比拉瓦尔型喷嘴和常规喷嘴的清灰性能,得到拉瓦尔型喷嘴对长滤袋清灰效果更明显的特点,一次喷吹清灰效率可达96%,验证了设计方法和仿真结果。(3)建立了以16个喷嘴出口速度及其流量偏差值作为评价指标的喷吹管计算模型,对收缩型、扩张型、缩扩型等型面多喷嘴喷吹气流均匀性进行了研究。对设计喷嘴进行初步优化,分析喷吹压力和喉部直径对拉瓦尔型喷嘴清灰性能的影响。应用流固耦合技术研究了喷吹管截面形状、喷吹距离和喷嘴直径对滤袋加速度极值和最大位移量的影响。通过仿真分析喷吹系统结构参数对清灰性能的影响,为袋式除尘器脉冲清灰系统设计提供参考。