水辅助注塑（WAIM）是一种成型中空或部分中空聚合物制品的注塑技术，因其具有节省材料、成型周期短、制品残余应力小且内表面光滑等优点，越来越受到工业界和学术界的关注。WAIM中，高压水推动熔体快速充模，并直接对熔体进行冷却，使WAIM呈现特殊的流场和温度场，最终导致其制品呈多层次结构。由于WAIM中的复杂流场尚未被揭示，其制品多层次结构的形成机理尚难被全面、清晰地掌握。因此，本学位论文对WAIM的充模和冷却过程进行数值模拟，并应用模拟的相关结果探讨WAIM聚丙烯/丙烯腈-苯乙烯共聚物（PP/SAN）共混物制品多层次结构的形成机理。建立WAIM三个过程（短射、高压水穿透和冷却保压）的数学模型，并将模拟结果与实验结果进行对比，验证仿真模型的有效性。WAIM中熔体充模过程的分析结果表明，相对于短射过程，高压水推动下的熔体充模过程明显要短，且可分为填充初期、快速填充期和填充末期三个阶段。首次研究WAIM高压水穿透过程中的流场（包括速度场、剪切场和拉伸场）。对高压水穿透过程中的特定时刻（高压水注入后0.24s），熔体剪切速率的分布较为特殊，高压水未穿透区域剪切速率的分布规律与普通注塑中的类似，但其剪切速率的值更大，而高压水已穿透区域的剪切速率接近于零；高压水对其前沿周围熔体具有明显的拉伸作用。对整个高压水穿透过程，已穿透区整个壁厚方向上熔体的剪切速率均较高，且沿流动方向逐渐增大；靠近水道熔体所受的拉伸作用最强烈，往模壁方向逐渐减弱。WAIM冷却过程温度场的模拟结果表明，表层的冷却速率最高，水道层的次之，芯层的冷却速率最低。采用扫描电子显微镜和偏光显微镜，研究了WAIM PP/SAN共混物制品的相形态和结晶形态。研究发现，WAIM PP/SAN共混物制品整个壁厚方向上的SAN分散相均呈纤维状，各层（即表层，芯层和水道层）的SAN纤维是在WAIM中不同时刻经受不同流场作用后形成的。有趣的是，WAIM中的强剪切诱导PP在SAN纤维表面形成横晶。