机械工程学报

作者：胡锡广, 吴德发, 刘涵辉, 李江雄, 蒋济泽, 刘银水

单位：1. 华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074;2. 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室 武汉 430074

关键词：淹没式水射流喷嘴,计算流体动力学,出口扩散角,射流距离,喷嘴流动特性,协同优化设计；

基金：国家自然科学基金(52125209，52175220，52532012)、航空科学基金(2023Z011069001)和东南大学“仲英青年学者”支持计划资助项目。

在水下科学考察、考古、军事防御以及遇难飞机和船只的搜寻打捞过程中，清除物体表面的泥沙是关键步骤。目前，常用的清除方法包括挖沙和水射流冲沙。挖沙方法适用于浅水作业，但在深海环境中，由于作业条件复杂且需要非接触式操作，水射流冲沙因其作业方便、适应性强、绿色环保等优点，成为更为实用的技术。在水射流冲沙作业中，喷嘴是关键元件，其结构和参数对作业效果起决定性作用。基于数值模拟和理论分析，研究了喷嘴的内部结构尺寸、喷射角度、射流距离及供水压力等参数对射流性能的影响，提出了协同优化设计方法。研究表明，喷嘴出口扩散角约为45°、射流距离约为30 mm时，泥沙清除效果最佳，冲沙效率最高。优化设计的喷嘴在有效作用面积和射流速度分布方面均表现出显著优势，为深海水射流冲沙技术的发展提供了理论基础和技术支持，同时为喷嘴在实际海洋环境中的应用奠定了基础。未来将进一步研究喷嘴在高压、高含沙量等复杂深海条件下的流动特性，以优化其设计并提升其适应性。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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