海洋油气的输运离不开管道,海底管道射流式挖沟机(Submarine Jet Trencher)是海洋油气输运工程中的关键设备,主要用来在海底进行开沟埋管作业,保证海底管道的安全性和稳定性。本论文在参考国内外现有挖沟埋管设备样机和设计经验的基础上,设计了一台用于埋设1米管径管道的海底管道射流式挖沟机,对其进行了总体方案的研究和水射流破土的相关分析。明确了海底管道射流式挖沟机的性能指标和技术要求,完成了射流式挖沟机的总体方案设计;确定了射流式挖沟机机体的机械系统组成及各机械结构的布置方案;根据液压系统的工作环境及功能要求,确定了挖沟机液压系统的空间位置方案及补偿方案,进行了液压系统的设计,并对液压系统中的关键元件进行了选型计算。根据水射流喷嘴的射流方式及射流适用条件,对挖沟机喷嘴进行了选型,利用FLUENT软件对三种连续直射流喷嘴的淹没射流流场进行了数值模拟,对三种喷嘴的轴向射流速度和射流作用面上的径向压力进行了对比分析;确定了挖沟机喷嘴射流破土的流场结构、射流破土机理及判定准则,结合作业区土质和设计指标进行了喷嘴射流参数的计算和水泵的选型。对水射流破土的研究方法进行了比较,基于ALE算法利用LS—DYNA软件对挖沟机喷嘴的射流破土进行了数值模拟,通过仿真得到了喷嘴射流破土形成的冲坑的截面形状,分析了水射流破土过程中土体应力与冲坑深度的变化情况;研究了冲坑深度随射流作用时间的发展变化趋势;着重研究了射流流速、喷嘴直径对水射流破土效果的影响,为挖沟机喷嘴射流参数的选择提供了一定的参考依据。根据挖沟机的工作要求,以其整体机械结构设计方案为基础,对挖沟机中的行走装置、机架、喷冲臂和抽吸排泥装置等结构部件进行了结构设计。利用FLUENT软件对抽吸排泥系统中的关键部件——抽吸管内部流体的流动进行了仿真,研究了抽吸管的流道特性及其随抽吸管弯管段曲率半径的变化情况,根据流体在4种不同曲率半径的抽吸管内的阻力损失情况对抽吸管弯管段的曲率半径进行了选择。