煤炭的在生产和加工过程中会富集一定的水分,而在寒冷的冬天运输煤炭时容易使煤炭与车厢内表面冻结在一起,这给列车上的煤炭装卸带来巨大困难。而对车厢内表面喷洒防冻液是目前普遍应用且效果较好的一种解决方案。喷嘴作为防冻液喷洒系统的执行元件,承担着均匀喷洒防冻液的重要任务,因此防冻液喷嘴在喷洒装置中起着非常关键的作用。由于喷洒架的悬臂高度和喷嘴间距与喷雾角度直接相关,而列车的行车速度与喷洒流量和喷射速度相关,因此在现场布置防冻液喷洒架时,为了实现车厢内表面的均匀覆盖,需要对防冻液喷嘴的喷洒特性有着非常清楚的了解。但是由于目前配置的扇形喷嘴存在喷洒角度小、喷洒不均匀等缺陷,这些缺陷给喷洒系统带来了一系列问题,诸如:造成防冻液大量浪费、喷头过多布置引起的机械结构和控制系统上的复杂化等,因此需要对喷嘴内外流场进行深入的研究分析,对扇形喷嘴的结构参数以及相关位置参数进行优化设计。本文的主要研究内容和结论如下:(1)首先研究了喷嘴的关键结构参数对喷洒特性的影响,通过单因素试验仿真分析,揭示了流量、喷洒角度、截线水含量以及射流速度分别随半球直径、偏移量和切槽角的变化规律,并为正交试验仿真选择了合适的参数范围;(2)通过防冻液喷嘴喷洒特性的极差分析和方差分析得知,偏移量是影响扇形喷嘴喷洒特性的最主要因素,半球直径和切槽角为次要因素,且对各个喷洒特性指标的影响由大到小依次为:偏移量、半球直径、切槽角;(3)探究了压强对喷洒特性的影响特点,判断出压强与射流形状、喷嘴流量、射流速度的关系;(4)研究了喷嘴的相关位置参数对喷洒特性的影响,发现当喷嘴旋转一定角度可以减小两喷嘴流场之间的干涉,水含量的分布也更为均匀,但是随着旋转角度的增加会在两流场的干涉区域产生漩涡,影响喷洒效果,数值模拟结果显示,在旋转25°时喷嘴的流场分布最佳,截面水含量分布最均匀;(5)对部分喷嘴进行喷洒试验,验证了压强、喷嘴偏移量、切槽角等参数对喷洒特性的影响。试验结果和数值模拟结果基本一致,即:压强对喷洒角度影响不大,压强越大,射流速度越大、液体的雾化效果增强;喷嘴的偏移量越大,喷洒角度越小;喷嘴的切槽角度越大,喷洒角度越小。