随着全球经济的不断进步与发展,城市建设越来越完善,市区内建筑用地越来越稀少,迫使建筑物向高大化、密集化趋势发展,极大地增加了消防难度。一旦此类建筑发生火灾,极易形成重大、特大火灾事故,灭火难度极具增加,也将产生巨大的人员伤亡和财产损失。因此,优化消防水炮的内部结构,完善其轨迹预测模型,对提高消防水炮的灭火能力和实现对火源的准确定位显得尤为重要。消防水炮喷嘴内轮廓线的结构形状对射流稳定性和射程影响较大,为确定较优的内轮廓线形状,在前处理软件Gambit中分别对三种内轮廓曲线喷嘴的流体域进行几何建模和网格划分,并定义边界条件,将模型导入至Fluent中对流体域进行参数设置,为后期消防水炮仿真分析做了前期准备工作。对三种内轮廓曲线喷嘴的消防水炮进行了多相流仿真分析,确定了消防水炮喷嘴出口位置的压力分布、速度分布、湍动能分布、相分布以及纵截面和喷嘴出口横截面处的速度和湍动能分布情况,尤其在对喷嘴内部绝对压力分析的基础上,探讨了空化现象存在的可能性。经过对比分析,确定正弦曲线形式的内轮廓曲线具有较优的综合性能。提出了一种新的基于空气阻力的射流轨迹理论模型,将射流轨迹分为上升和下降两个阶段,同时在模型中增加两个截面积变化系数和两个角加速度系数以使仿真的射流轨迹与实际情况更加相符。对空气阻力系数的组成进行了分析。拟采用四阶龙格库塔方法对射流轨迹理论模型进行数值计算。在前述射流轨迹模型的基础上,以美国TFT公司的两组水炮射流轨迹为例,将其与理论模型计算结果进行对比,确定了射程和射高的最大误差。射流轨迹模型的待定参数可通过指数函数进行拟合预测,并且由预测所得系数计算出的射流轨迹误差在可接受范围内。以徐工某型水炮进行了实验,确定其不同仰角下的射流轨迹,通过实验与仿真的对比,验证了消防水炮射流轨迹模型和指数函数作为其系数拟合函数的正确性。