在工业生产的发展过程中,管道结垢现象一直是影响管道输送能力、使用周期的主要因素之一。油田供油系统、自来水供水系统、水电站排水系统以及城市下水管道网管路复杂,使用量大,管道长,研究一种新型的管道清洗工艺具有重要意义。本文以叶片式空化水射流清洗器为研究对象,利用空化产生的溃灭压力和微射流对管道内壁面污垢进行冲击,使其破碎、脱落,从而达到清洗的目的。论文首先从理论上分析了空化射流清洗器的清洗机理。清洗器与管道内壁面之间缝隙节流是其产生空化的主要原因,论文推导了缝隙截面的流量公式,分析了清洗器叶片数N、折弯角θ、叶片厚度T、宽度L对流场中空化效果的影响。建立了保证清洗节流角度,截面形状、尺寸,用于不同清洗管道和清洗工况时的清洗器设计原则。本文通过数值仿真的方法对空化射流清洗器清洗流场进行了仿真计算。通过三维周期性建模,结构化、非结构化网格相结合,运用有限体积法对两相流Singhal全空化模型进行了数值模拟。考虑了湍流强度、非凝性气体含量对空化效果的影响。研究结果表明,流场中空化作用发生在清洗器叶片顶端区域,强度随缝隙节流作用而变化,确立了清洗器的主要参数,计算结果与理论推导相一致。搭建实验台对清洗器进行了实验研究,在一定进口压力条件下采用高速摄像机拍摄了清洗器叶片顶端流场中空化泡的产生情况,并采用亚甲基蓝分光光度法测量了空化作用过程产生的羟基自由基的浓度。实验发现,流场中空化现象明显,空化的产生区域与理论推导和数值仿真计算结论相一致。清洗器结构参数化研究为工程实际管道清洗和清洗器设计提供了技术支持。