在热轧带钢生产过程中,除鳞一直是不可缺少的一道重要工序,目前国内外多采用高压水除鳞技术,而在高压水除鳞系统中,喷嘴既是射流发生元件也是系统中的关键部件,其功能不仅是把高压泵组提供的静压转换为水的动能,而且要保证射流具有良好的流动特性和动力性能。因此研究和优化喷嘴的几何结构,建立喷嘴结构参数与其射流特性之间的关系,对提高系统除鳞效果有重要意义。本文运用数值模拟的仿真分析与实验研究对照的方法,首先应用CFD软件Fluent对高压除鳞喷嘴的内外流场进行了三维数值模拟和仿真分析,然后在自行研发的喷嘴实验台上对与仿真模型中同规格的喷嘴进行实验,通过理论与实际相结合,研究了高压除鳞喷嘴各结构参数和各种工况对其内外流场和喷射打击力的影响关系,具体研究内容如下:(1)应用前处理软件Gambit建立了喷嘴内部流场的三维模型,采用Fluent软件提供的Laminar层流模型对不同结构参数的喷嘴内部不可压缩、稳态、层流流场进行了数值模拟。分析了喷嘴收缩角、扩张角和直径等参数对其流场速度分布、压力分布和出口轴心速度的影响。(2)通过对高压水除鳞喷嘴外部气液两相亚声速湍流流场进行了三维建模仿真,研究水流离开喷嘴进入到空气中的压力分布和速度分布规律,并通过变参数仿真探讨系统压力和靶距对其喷射流场和打击力分布范围的影响,从而预测出最佳靶距,为确定喷嘴水平间距和工作高度提供了有力的理论依据。(3)利用武汉科技大学流体传动与控制研究所研制的高压除鳞喷嘴性能测试实验台及自行开发的相关测试软件,通过对所选型号喷嘴的射流特性进行实验,得到系统压力、靶距、射流打击力、射流宽度等参数之间的相互关系,并与之前的理论计算和仿真结果进行对比,验证数值仿真的正确性,从而指导喷嘴的加工、选型和布局。