当液流内局部压力低于相应温度下该液体的饱和蒸气压强时,会出现空化现象。空化泡溃灭会产生巨大的冲击力,释放出很高的能量。将空化引入水射流技术可以显著提高射流的冲击力,增强其清洗、破碎等能力。目前,对于空化水射流技术的研究日渐增加,它作为一种新型水射流,拥有工作压力低、射流冲击压力强、环保节能等优点,具有十分广阔的应用前景。但目前对空化水射流的研究还有许多欠缺,射流喷嘴的具体结构参数也有待进一步的优化。本论文在对空化水射流相关技术了解的基础上,首先完成了一整套应用空化射流清洗技术的系统设计,该系统包含高压装置、供水系统、空化喷嘴与试验台架4个部分。接着以优化喷嘴结构为目标,通过改变角形喷嘴与收缩管形喷嘴几何参量与工作环境参量,利用ICEM CFD软件划分网格,运用Mixture模型与RNG k-ε模型,设置初始参数与边界条件,利用FLUENT软件进行数值模拟计算。分析计算得到的相关数据、云图与曲线,得出结论发现:当出口扩散角为30°、入口收缩角为13.5°、直径为1.6mm时,角形喷嘴具有最佳空化效果;当喷嘴入口压力增大,喷嘴空化效果明显变好;当工作水深在0米至10米范围内增加时,喷嘴空化效果在一定程度上变差;相同工况下,角形喷嘴的空化效果要优于收缩管形喷嘴。最后,用结构优化后的喷嘴搭建空化水射流实验平台,进行铝板、锈板和沥青板的清洗实验,初步检验清洗效果。