我国的船舶工业发展迅猛,给国家带来了巨大的经济效益,是国家的支柱产业之一。在船舶工业中,船体表面除锈是必不可少的一道工序。目前,我国的船体表面除锈还停留在人工干气喷砂除锈阶段,有着工作效率低、污染严重、对工人危害大等弊端。利用基于高压水射流的船舶除锈爬壁机器人进行除锈,具有高效、环保、易于自动化等优势。本文研究的内容为船舶除锈爬壁机器人研制中的一部分内容。研究了船舶除锈爬壁机器人的本体结构的设计,主要包括爬行机构的结构设计和除锈清洗机构的结构设计两部分。设计爬行机构的结构,需要首先对其结构方案进行选择;其次在考虑负载的基础上对其进行力学分析及数值仿真,确定爬行机构所需的吸附力及驱动力矩;最后完成爬行机构的结构设计。设计除锈清洗机构的结构,需要在研究高压水射流理论、高压水射流流场的仿真及实验验证的基础上完成。同时,完成了船舶除锈爬壁机器人物理样机的制备。研究高压水射流的相关理论,重点研究了高压水射流的破坏机理及冲击靶面的受力情况。在理论研究的基础上,再利用FLUENT软件对高压水射流流场进行仿真分析。利用理论研究与仿真结果,研究分析高压水射流在流场中的射流特性。还重点研究了高压水射流冲击破坏靶面的过程,包括靶面所受打击压力的分布及剪切力的分布等。为了提高除锈效率,利用仿真过程研究不同射流参数(包括射流压力、射流靶距、入射角度)对除锈效果的影响。根据课题的要求,研究在射流压力为200MPa的情况下,高压水射流除锈效果最佳、效率最高的射流靶距和入射角度。为了能够利用现有的条件设备对仿真结果进行实验验证,需对射流压力为120MPa的高压水射流流场进行仿真研究。研究在射流压力为120MPa的情况下,高压水射流除锈效果最佳、效率最高的射流靶距和入射角度。并利用高压水射流渐进成型系统进行射流除锈实验,验证仿真结果的可信性。进而推断出高压水射流流场仿真研究过程的正确性,以及射流压力为200MPa仿真结果的可信性,从而对射流压力为200MPa的除锈清洗机构的结构设计提供指导作用。