高压水射流清洗与传统的人工清洗、机械式清洗、化学式清洗相比,具有不损伤被清洗的基体,无环境污染,清洗成本低,清洗效率高等众多的优点。喷嘴是水射流设备的重要元件,它的功能不仅是使水流由高压低速转化成为低压高速射流,而且保证射流具有优良的动力性能。本文以高压水射流清洗用扇形喷嘴为研究对象,分析了高压水射流的基本特性及扇形喷嘴的结构特点;从研究喷嘴内部流场特点、射流特性、喷嘴的磨损入手,通过建立喷嘴内部流场的有限元模型,进行数值模拟,得到扇形喷嘴的结构参数对其内部射流流态、压力、射流速度等流场参数的影响规律;通过对扇形喷嘴的磨损机理分析和减磨措施的研究,提出了新型扇形喷嘴出口结构的设计形式,并提出了喷嘴材料选择,加工制造等方面的要求。此外,还对新型扇形喷嘴内部流场进行了数值模拟。本文通过对几种结构参数的扇形喷嘴的实验分析,研究了扇形喷嘴的结构对喷嘴的流量、喷射角、射流打击力的影响,验证了仿真分析的结果。并通过对比试验,比较分析了两种出口结构的扇形喷嘴在相同工况下的磨损情况。