现代科学技术的迅猛发展促使新型材料不断涌现。在满足使用要求，拓宽应用领域的同时，也给加工制造业带来了新的挑战。特别是一些复合材料和钛合金，传统的加工方法已经难以胜任。磨料水射流(Abrasive Water Jet简称AWJ)技术以其独有的特点和优势，能够满足这些加工要求。因此，在近二十年里，磨料水射流技术越来越多的受到人们重视，发展迅速。磨料水射流是一门综合技术，它包括多个学科，并且加工过程极其复杂。虽然该技术在生产中已被广泛使用，但有关理论研究仍不够深入，特别是在多相射流结构和磨料运动规律上更是少之又少。对高速多相射流的结构及特征进行研究是揭示磨料水射流加工机理的基础。本文的研究内容分为以下几部分：(1)对混合腔中多相射流的混合过程，以及砂管中单个磨料颗粒的运动情况进行了理论研究，建立了砂管中单个磨料颗粒的速度数学模型。分析了多个加工参数对磨料速度的影响，并为砂管设计提供了理论依据。(2)对多相射流中的磨料分布边界进行了研究。基于量纲分析法建立了多相射流中磨料扩散数学模型。通过实验进一步分析了磨料在多相射流中的分布边界，并验证了所建立的数学模型。(3)提出一种新的测量多相射流中磨料分布密度的实验方法。通过对实验数据的整理和分析，得出了磨料在多相射流中的密度分布规律。(4)对磨料水射流切割过程和切缝的形成机理进行了探讨。在多相射流结构特征的研究基础上，分析了多相射流中磨料的分布边界与切缝宽度的关系，以及磨料在射流截面上的不均匀分布对切缝特征的影响。通过理论分析和实验研究，初步揭示了磨料颗粒在多相射流中的特征。研究成果对实际加工具有一定指导作用，并为水射流加工机理的进一步研究提供一定参考。