本研究报告从低压脉冲射流角度出发,对两种用途的脉冲射流装置进行了数值模拟和机理分析,并详细论述了其工程应用前景.第一篇为可逆流体转换器装置(Reverse Flow Diverter简称RFD)的研究.主要论述了一种用于输送危险流体的具有免维修特征的以压缩空气为动力的流体输送装置,由脉冲气体控制、气液换能及流体输送等三大功能部件组成.为解决其稳定运行和优化设计问题,提出一维非定常流的修正特征线法,在动量方程中引入时间修正因子α,以保持计算网格的矩形形态;在解决气液两介质段一维非定常流动问题中,提出一种基于时间修正因子的浮动网格,使计算单元始终保持介质的单一性.采用该理论,对该装置的关键部位--能量置换筒(或称气液活塞筒)进行了数值模拟,在此基础上对整套装置进行了多级多目标优化设计,以装置动力效率、时均出流量、耗气量等为优化目标,得出了装置各组件如喷射器、能量置换筒、RFD、液料箱、出液管等优化结构参数和运行参数.最后利用流体动力学计算软件Fluent,对整套系统进行了二维非定常数值模拟.第二篇为自激脉冲喷嘴清洗装置(self-excited nozzlejet cleaner)的研究.提出了一种用于清洗工业油泥的自激脉冲射流高效清洗装置.该喷嘴的结构特点是通过自激振荡腔连接一对上、下游喷嘴,连续射流由上游喷嘴进入振荡腔内,在一定条件下腔内发生自激,产生脉冲射流从下游喷嘴喷出.与常规连续射流清洗相比,脉冲射流因其具备周期性聚放射流动能的特点,能在瞬间提高射流打击力,达到使材料破坏的屈服应力,从而提高清洗效果.笔者论述了这种喷嘴发生自激脉冲的机理,即自激振荡腔内发生了周期性交替出现的介质空化和凝结现象,产生了压力和大小周期性变化的气囊,该气囊对中心射流进行周期性阻挡,使腔内射流能交替聚集和释放,从而产生比连续射流高的脉冲动能输出.为证实上述观点,建立了二维非定常空化模型,提出速度和压力是影响空化和凝结发生的两个不可缺少的因素,由此提出采用压力和速度梯度为变量的空化判别标准.最后,通过自激脉冲喷嘴试验数据结果和脉冲现象分析,得到了与本文理论一致的结论,并由此得出了自激脉冲喷嘴的优化设计方法.