针对作业直径不小于300mm、工作压力不小于100MPa的旋转水射流装置从主要水射流动参数确定和超高压旋转密封结构入手进行研究,确定了喷嘴孔径、射流靶距、转速等典型的水射流动参数,并完成了100MPa和250MPa两个压力等级的旋转密封组件的结构设计,研制出以平面清洗器为基本形式的水射流装置,并在实际工程应用中体现出高效和安全的特性。

降低除鳞除锈作业的比能耗并提高作业效率已经成为水射流除鳞除锈技术急需解决的问题.本文研制了大直径旋转磨料水射流除鳞除锈装置,解决了传统的超高压纯水旋转射流的高能耗和传统的磨料水射流的低效率的缺点,并通过除锈试验总结了水射流压力、工作转速、横移速度对旋转磨料水射流除锈作业效率和比能耗的影响.

飞机的除漆、再涂装，是其大修的重要环节。传统工艺都是采用化学工艺：即用脱漆剂腐蚀除漆。为了改变传统化学工艺的腐蚀、污染和人工作业的缺点，笔者研究了物理工艺，即采用200MPa、250kW的超高压旋转水射流，借助六轴机器人配置平面清洗器对飞机大表面和小曲面除漆作业。飞机的涂装层极其薄而致密，采用水射流除漆面对的矛盾是：均匀除去漆层而不损伤飞机铝合金表面。要做到这一点就必须试验得出最优化工况，即超高压参数下的除漆效率和不损伤表面的横移速度。本项试验横移速度约2m／min，除漆效率30～40m。／h，除漆有效面积达到85％～90％。执行机构的不重复、不遗漏是机器人示教编程的基本要求。物理除漆工艺即将运用于飞机维修，它将面临因水射流对飞机表面的打击安全检测的应用许可验证。

原油储罐机械清洗作业中布置在浮顶上的喷枪产生三维旋转的射流，分别对罐底和罐顶进行冲刷，使沉积凝固的原油得以破碎和溶解，脱离所附着的罐壁表面，达到清洗的目的。笔者从机械清洗需要形成的射流轨迹入手，通过对结构、喷头运动、齿轮传动系统、气动控制系统的分析研究，设计出具备特殊结构的三维旋转喷枪使其能够满足清洗工程的需要。射流轨迹分析是已知喷枪需要达到的功能的情况下分析喷头的运动模式。喷头运动分析以射流轨迹分析的结果作为输入条件，分析出结构上的几何关系。齿轮传动系统设计以运动分析为基础，计算出喷头自转速度和与公转轴线夹角速度之间的关系，并确定适当的结构和传动比。气动控制系统设计为传动系统提供合适的动力，以及控制喷头在一定的角度范围内摆动。通过对以上关键技术的分析研究，...

通过数值模拟对储油罐机械清洗设备上的清洗泵在输送高粘性介质时的性能与输送水时性能进行对比。从泵内的压力分布、速度分布分析粘性对内部流场的影响,以及粘性的变化对泵扬程的影响。输送高粘性介质时离心泵的性能发生偏离,偏离程度随着粘性的增加而增大。

通过对传统储罐机械清洗设备的构成及工艺流程的应用研究，发现传统设备中的部分装置和部分环节自动化程度不高，费时费力，如油水分离装置的人工撇油、清洗机罐顶手动切换、无远程监控和人工记录数据等。通过对这些方面的改进，实现了油水分离装置的油水分离自动化、清洗机的自动切换、中央控制室集中远程监控及数据采集等技术的完善和管理系统的创新，保证了整个清洗过程自动化程度更高，节省了人力、物力和财力，更好的满足了各种储罐的清洗要求，值得应用和推广。

水射流雾化制粉工艺和冷态钢材的磨料水射流除除鳞除锈工艺是典型的并联水射流系统工程应用,系统的流量脉动直接影响系统的工艺应用.本文介绍了上述2种典型并联水射流系统的研制,分析总结了泵的相位偏角差值对并联柱塞泵水射流系统流量脉动影响,认为泵之间存在最佳相位偏角使并联柱塞泵水射流系统的流量脉动率得到降低.

选取储罐机械清洗成套设备中的清洗泵作为研究对象,并且流场的确定包含了前后腔区域的整体流场,研究结果更加准确。通过Pro/E建立叶轮、蜗壳以及前后腔耦合的三维计算模型,利用FLUENT计算清洗泵流场,研究清洗泵三维湍流流场的流动规律,揭示内部流场的流动特征,着重分析流场中的前后腔内的流体流动对泵的流量和扬程等外特性的影响。对比包含腔体与不包含腔体的两种计算模型的数值计算结果之间的差异,根据数值计算的流动信息,分析外特性发生变化的原因。

挖掘水射流技术应用领域和开发高端水射流装备一直是国内外水射流技术发展的目标。在分析水射流应用及装备研制共性技术基础上，对我国的磨料水射流钢管冷态除鳞（锈）、水射流路桥建筑破拆及航空复合材料水切割等3种不同压力等级的水射流应用新技术，分析了各自领域内传统工艺的不足和水射流新技术的机理，介绍了水射流装备的研制及工程应用的情况，为进一步推广新工艺提供借鉴参考。

碳纤维复材是典型的难加工材料,碳纤维复材飞机蒙皮构件的高质高效切削铣边技术是国内外航空先进制造技术研究热点。探讨了碳纤维复材的超高压水切割机理,分析了大尺寸碳纤维复材飞机蒙皮构件精密水切割装备的设计难点,阐述了500 MPa压力级水射流机组、五轴联动水切割机床、浮动点阵柔性托架、水刀头机构、数控系统等部件的关键技术,经过方向舵蒙皮精密水切割试验表明符合相关加工要求。