管道运输与人们的生产生活息息相关,因此管道污垢现象广泛存在。存有污垢的管道影响着内部流体的通流能力和洁净程度。如何去除管道内的污垢一直是管道运输中必须考虑的问题,也是管道研究领域长期探讨的课题。通过阅读文献资料,发现气水脉冲技术清洗管道污垢具有诸多优势,如无污染、易操作,效果好等。由于此方法现阶段尚不成熟,并没有得到广泛应用。本文总结归纳,得到气水脉冲技术中存在的四种基本工作机理,并着重研究“气液两相流”理论对管道污垢的清洗效果的影响。本文采用数值模拟的手段,揭示气水脉冲技术清洗管道的特性规律,得到影响该技术清洗管道的两大因素——供气压力与供气频率。在其他条件不变的情况下,通入管道的供气压力越大,对于管道内壁的清洗效果愈强;而在供气压力以及其他条件不变的情况下,气体通入管道的频率发生改变,那么对管道内壁的清洗效果也不同。本文针对户用管道小口径结构,利用Solidworks三维软件建立物理模型,结合气水脉冲技术的工作机理与CFD仿真软件,选取多相流模型,在运行环境中设置相关的边界条件以及管道壁面特征,建立模拟监控器对管道内流体进行定时定点的窗口等,得到适用于清洗户用管道的供气压力与供气频率的参数。根据数值模拟的参数,设计并制作清洗控制器,主要包括控制器的硬件部分,如电路板、控制器外观和气动回路设计等,以及清洗控制器的软件部分,如基于HMI软件下的交互界面的设计和基于C语言的STM32单片机程序编写等。最后,利用压力表等仪器,对清洗控制器进行功能与性能测试,并依据实际测试情况,说明清洗控制器的清洗能力。经验证,设计的清洗控制器可以高效地去除管道内壁污垢。通过本课题的研究,探究了气水脉冲管道清洗技术的工作原理,从而找到最优的管道清洗参数,最终设计的清洗装置能经济高效地解决家庭管道的污垢问题,具有在市场中推广应用的价值。