随着社会生产的迅速发展,工业设备和零件逐步趋向复杂化,复杂的结构给清洗工作带来了巨大的挑战。零件清洗质量直接影响工业产品的使用性能。现有的清洗方法存在应用范围窄,清洗效率低等缺陷,无法满足较为严格的清洗要求。因此,本课题提出一种新型的超音速气液混合清洗方法,该方法的主要流程为:首先加速高压高温气体至超音速,然后高压高温气体将液体雾化成小液滴并加速至超音速,最后利用超音速气体和液滴清洗零件。本文主要研究了超音速气体和超音速液体的实现。在超音速气体的实现中,根据喷嘴几何条件设计拉瓦尔喷嘴结构参数,根据喷嘴力学条件设计气体入口参数。基于Fluent仿真软件,采用Realizable k-epsilon模型模拟气体流动,结果显示气体以超音速流动;在超音速液体的实现中,采用气液曳力模型计算最优气液入口参数下喷嘴出口处液体速度。采用VOF-to-DPM模型对液体一次雾化过程进行了仿真,该模型将VOF模型和DPM模型优势结合起来,可更加真实模拟液体破碎雾化过程,得到雾化液滴颗粒信息。采用DPM模型对液体二次雾化及加速效果进行了模拟,设置理论最优的气液参数下,颗粒信息采用液体一次雾化仿真结果,结果表明气液均可在喷嘴出口处达到超音速。在理论计算中,采用一维轴向计算气液速度,与仿真计算相比,降低计算资源消耗。搭建超音速气液混合清洗装备进行试验验证,试验结果表明,该清洗方法可有效去除零件上多种杂质。研制风速管测量系统,测量喷嘴出口处气体速度,试验结果表明,气体在喷嘴出口处的速度达到超音速。此外,参考国外相关文献记录的设备参数,搭建超音速气液理论设计软件对气液沿喷嘴轴向的速度进行计算分析,定性验证了超音速气液混合计算结果的正确性。超音速气液混合清洗作为一种新型的清洗方法,可以在不引入其他类型杂质的基础上,高效地清洗金属碎屑、固体尘埃和油脂类污渍等多种类型的杂质,能够满足较高的清洗要求,具有清洗效率高、绿色环保等优点,可较好地弥补现有清洗方法存在的不足。此外,该清洗方法还可应用于清洗具有细长管类结构特征的零件和装备。总体来说超音速气液混合清洗方法具有较高的使用价值。