对水煤浆喷嘴进行了实验和数值模拟研究。有关机理研究表明,液体雾化过程与相间界面波的发展和失稳机制有关。在高速气流冲击下,形成的雾化液滴的尺寸分布与We和Oh等雾化准则数有关。对大容量空气雾化式水煤浆喷嘴进行了流量和雾化特性的实验研究。撞击式喷嘴内液体撞击形式主要有液柱撞击和液滴撞击。理论表明,使用撞击件能够有效地减少喷嘴长度,同时提高雾化效果；液滴撞击以飞溅为主要的碎裂形态。实验验证了气耗率是决定雾化效果的重要运行参数,对两相速度差、相间相互作用有显著影响,进而会影响雾化质量,增加气耗率能够使液滴撞击效率增加,SMD(索太尔平均直径)减小。实验得出了各结构参数的变化对喷嘴流量特性及雾化质量的影响,其中浆孔直径是影响枪前浆压的重要参数；1、2级气孔、混合室内径和雾化头出口孔径的变化均会影响气流量,但影响程度各不相同。雾化头出口孔径对流量的影响最为显著,而1、2级气孔尺寸的影响大于混合室尺寸的影响。通过喷嘴热力学过程建模,导出喷嘴的各个极限状态方程以及流量特性方程的一般形式,通过多参数数值拟合,得出喷嘴压力-流量特性的半经验公式。粒径测量实验表明,额定工况下较大的1级气孔直径能够强化雾化头的雾化作用,因而有较好的雾化特性,有利于实现较高的雾化质量。对三通道同轴液膜式喷嘴进行了PIV瞬态流场测量,得出了雾化角、射流长度和瞬态速度场。对速度场的频谱分析表明,速度脉动的峰值强度均随频率增加而下降,且峰值强度与气体流速密切相关。在观测意义较大的100Hz以上的中频及高频区域内,各流速下的第一个中频强度峰值在一般210-370Hz附近出现,且出现位置随气流速度的增加有向高频区域移动的趋势。在500Hz以上的频段,气流速度增加对脉动特性的影响更为显著,此频段内的峰值强度随气流速度增加出现明显增长。基于Realizable k-ε模型对撞击式喷嘴外的两相流场进行数值模拟。计算辅以自适应加密网格,并结合喷嘴内部流动的VOF方法给出的喷嘴出口流动的雾化粒径和初速度等边界条件。模拟结果表明,喷嘴外0.05-0.1m内存在气相膨胀压缩波系以及液滴的加速区,之后压缩-膨胀波的影响基本结束,气体压力接近炉内平均水平；不同粒径的液滴在该区域内出现显著的变速运动；粒径越小的颗粒,对于气相的跟随性越好,在加速区之后,颗粒速度逐渐下降,在距离喷嘴0.5m后接近于气相流速。通过有限元方法对典型的燃烧工况不同雾化介质的喷嘴的热应力和热变形进行了数值模拟。雾化介质的改变将在喷嘴内部温度场分布产生变化,由此改变喷嘴内的热应力和热变形分布情况。采用温度相对较低的压缩空气做雾化介质时,计算得到喷嘴顶部的最大热应力比采用过热蒸汽下降约70MPa,最小热应力下降约10MPa。在额定工况下,两种雾化介质的喷嘴的热变形程度也不同。计算得出喷嘴的内径变化在10μm量级,外径在0.1mm量级,因而对关键的结构尺寸的影响较小。高温、高负荷下喷嘴表面热应力升高,同时热应力的最大值的出现位置向喷嘴内表面方向移动、喷嘴的整体热应力增加,是造成高负荷下锅炉高层燃烧器上的喷嘴易于损坏的重要原因之一。对压缩空气和过热蒸汽两种雾化介质的技术经济性分析表明,在气耗率相当的情况下,压缩空气的经济性好于水蒸气。根据Spalding蒸发模型对雾化颗粒的平衡蒸发温度、蒸发速率进行了对比计算。经济性对比分析表明,气耗率相当时,压缩空气有一定的成本优势,设备投资回收期短,对每吨容量的水煤浆喷嘴,压缩空气相对于水蒸气每小时相当于节省生产成本8-10kg标准煤；而对670T/h的大型水煤浆锅炉,相当于每小时节约标煤0.9-1.2t。