我国石油储罐规模朝大型化方向发展,储罐机械清洗越来越受到各方的重视。储罐清洗已经发展成为一种需要高技术、完整系统的工业过程。各类石油储罐由于长期储存,会产生一定高度的油泥厚度,油泥必须进行清洗,但是人工清洗的方法受到很多方面的限制,油泥中的原油无法得到有效回收,为此,本文对一种机械清洗方法进行研究,并对其清洗喷头进行了优化与改进,使其能够提高射流对于储罐油泥的综合打击力,提升清洗效率。本文第一部分对现行储罐清洗喷头进行优化设计,利用Fluent软件对喷头内外部流场进行仿真模拟计算,通过改变喷头出口直径比、收缩角度以及中心体伸入距离等结构参数,对不同结构喷头的轴心速度、轴心压力、截面速度、截面压力等水力参数进行对比研究。最终得到最优的喷头结构组合,直径比D1/D2=0.7,收缩角度θ=10°,中心体伸入距离L1=10mm。得到模拟时的最优喷头,并通过实验对比研究,证明其各个方面的优越性,最终得到的喷头结构,满足大型储罐机械清洗对射流长距离保持打击力的要求。第二部分对得到的最有优喷头进行结构改进,在其中心体内部,开通空气流道,增加空气与液体的混合程度,使其产生大量气泡,这些气泡破裂会产生较大的打击能量,能够提升射流的打击力。通过仿真模拟研究表明,最佳流道数量为三条,这样可以得到最稳定的轴线动压能,最大的打击力,提高清洗效果。