钢材热轧前会先进行加热其表面会生成一层氧化铁皮,这层铁皮被称为鳞皮。鳞皮会影响热轧的质量,因此必须在轧制之前将其除去。高压水除鳞技术是利用高压水的机械冲击力来去除钢材表面的鳞皮,这是钢厂中通行有效的除鳞方式。除鳞喷嘴是高压水流的发生装置,喷嘴的射流性能会直接影响钢材的除鳞质量。因此,本文通过研究除鳞喷嘴的内外流场性能来讨论其改良的方案,使喷嘴获得更好的动压分布以提升其除鳞的能力,同时提升喷嘴自身的使用寿命。本文研究内容主要包括:(1)以原始喷嘴流场模型为研究对象,通过Fluent流场分析,探讨了原始喷嘴的外流场特性。给出了最佳靶距的选择依据,分析了导流器的作用。(2)以计算流体动力学软件Fluent为基本工具,探讨不同相贯深度、不同收缩孔口形式和不同切槽形式除鳞喷嘴的外流场特性。以相同靶距的打击力作用线长度、出流口总动压和质量流量为主要指标,研究了上述变量各自对喷嘴射流性能的影响。(3)利用Fluent中的冲蚀模型和离散相模型研究了喷嘴收缩孔口结构对其出流口冲蚀磨损的影响,并给出了改进方案。利用Fluent中的用户自定义函数做出了喷嘴的空化数云图,发现出流口附近是除鳞喷嘴空蚀磨损最严重的区域。(4)根据二次回归的均匀精度旋转中心组合设计了试验,利用多元二次非线性回归的手段拟合了原始喷嘴的出流口面积、孔口收缩角和切槽扩张角与喷嘴外流场特性之间的函数关系。并利用响应面分析的方法探讨了上述自变量两两之间的变化关系。最终在原始喷嘴的基础上给出了综合性的喷嘴改良方案。