海洋资源的开发与利用是我国当代面临的重要议题,是国民经济稳步运行的有力保证,为此国家加快了海洋资源开发装备的研制与建设。但是,濒海环境尤其是低纬度海域濒海环境极为严酷,其特殊的“三高一多一强”的强腐蚀环境已造成了诸多海洋装备设施的表面腐蚀,严重影响了设备设施的可靠性与安全性。因此,急需对其锈蚀表面进行除锈及预处理。据了解,传统除锈方式对环境污染较大,成本较高,不适于濒海装备的表面除锈工作。针对濒海设备设施的除锈工况条件及作业过程出现的新要求,本论文基于高压空化水射流技术设计了一套便携式除锈设备,研制了风琴管式空化喷嘴,并搭建了试验平台对其除锈效果进行了大量除锈对比试验,得到了喷嘴的最佳结构参数组合和最佳设备工艺参数。本论文主要开展了以下研究工作:（1）分析本课题的研究背景和现实意义,阐述国内外高压水射流的发展状况,总结了高压水射流在除锈方面的发展趋势。（2）依据总体设计原则和要求提出了高压水射流除锈设备的整体设计方案。对高压泵的型式、性能、结构进行分析与选择,根据课题实际需求,最终选择泵压为100MPa、流量为12.7L/min的卧式高压柱塞泵,并结合标准完成设备整体所需全部零部件的选型设计。（3）对风琴管空化喷嘴的谐振腔空化原理进行了分析,结合水声学与流体力学相关知识,设计了6种结构数据组合的空化喷嘴。最后为提高单喷嘴除锈的效率,在风琴管结构设计的基础上,设计了 4个人工淹没式空化喷嘴。（4）应用流体计算仿真软件Fluent对所设计喷嘴的内部流体场进行了分析,发现风琴管空化喷嘴圆柱段及附近区域和淹没式空化喷嘴的出口圆柱段区域均出现回流现象,而且压力值降到了饱和蒸气压以下,表明所设计的6个风琴管空化喷嘴和4个淹没式空化喷嘴均可产生空化气泡。另外,通过对比喷嘴的气相体积分数,发现风琴管空化喷嘴中的4#喷嘴和θ角为60°的淹没式空化喷嘴空化效果最好,结构最优。（5）采用了“标准冲蚀试件法”对所设计的风琴管空化喷嘴的冲蚀性能进行测定,进而以304不锈钢钢板为基体,设计了除锈试验,试验条件下的最佳靶距为15～18cm,最佳冲蚀时间为30s,风琴管空化喷嘴最优结构参数为（Ds/D）2=3.83、（D/d）2=11.00、（L/d）=2.14。风琴管空化喷嘴可用于清洗C/D级锈,除锈效率在4m2/h左右,人工淹没式空化喷嘴的冲蚀效果优于宝石淹没式空化喷嘴,可用于清除浮锈,即A/B级锈,除锈效率较高,可达7.5m2/h。除锈表面均可达Sa2.5级,满足涂装要求。