钢轨的表面质量、平直度、强度等因素决定着钢轨的使用性能和寿命。尤其是在高速铁路的应用方面,为保证铁路系统安全、稳定运行,对钢轨的制造精度和表面质量提出了更高的要求。现代钢轨的生产主要采用的是万能轧制的方法,在万能轧制的过程中,对钢轨异型坯进行高压水除鳞是必不可少的一步。除鳞效果的好坏,直接影响着钢轨的万能轧制过程,进而影响整个钢轨产品的质量。所以本文旨研究在钢轨除鳞过程中的一些特性,从理论上分析其冲击和换热的情况。本文首先用数值模拟的方法解决了钢轨异型坯在受高压水冲击作用下的除鳞压力的分布问题。由于钢轨断面形状复杂,冲击受力情况难以预测,实验法存在着较大的局限性。我们通过模型的合理简化利用Fluent软件由浅入深地分析钢轨异型断面不同部分的冲击压力分布。总的来说,这种压力分布在喷嘴中心处最大,向边缘处逐渐减小;同时受断面形状和喷嘴布置情况影响较大。其次,本文采用同样的模型并开启能量方程,研究该物理过程中的换热性能。借助传热学的基本理论和数值模拟的方法,得到了钢轨异型坯表面附近的温度场分布并分析了其形成原因。温度场的分布和压力场分布正好相反,由于射流中心处的换热剧烈,所以中心处的温度最低,向两侧逐渐升高;受断面形状和喷嘴布置影响更加明显。最后,作者研究了一种简单的换热系数求解模型。利用钢轨表面以下深度为2mm处的测点温度变化曲线,通过C语言编程求解钢轨表面的换热系数分布。换热系数和冲击压力部分情况类似,冲击压力越大的地方换热越剧烈,其换热系数也就越大。同时,这一过程受时间变化影响较大,我们可以合理的选取时间步长以保证求解精度。