高压水射流切割技术是高压水射流的一个重要应用分支,作为一种新型的切割方式,其特点是切割能力强、可控性好、污染小,因此在工程领域中,高压水射流切割技术逐渐被广泛应用。基于上述特点以及矿井设备的选型原则：低危险性、高防爆性,通过切割煤岩,形成人工裂隙,释放煤层中的瓦斯,保证煤矿开采的安全性。为了完善高压水射流切割技术,提高煤层瓦斯抽放率,本文重点研究高压水力割缝机核心部件——喷嘴。在高压水射流切割煤层的过程中,喷嘴不仅是高压水系统的发生元件,同时也是切割煤层的执行元件。因此,喷嘴切割性能的优劣直接影响到高压水射流的能量分布和切割煤层的质量。本课题在高压水射流技术的基础上,以锥直型喷嘴为中心展开讨论研究。喷嘴的几何参数与射流压力影响了高压水射流的流场分布。目前,由于分析高压水射流的理论知识不够成熟,且实验方法耗资大、周期长,所以本文采取了计算机仿真模拟技术对高压水射流切割喷嘴的内外部流场进行分析与探索。本文分别设计了不同喷嘴收缩角、喷嘴出口直径、喷嘴长径比三种方案,分析了上述几何参数对喷嘴内外部流场的影响。根据对模拟结果的分析与研究：收缩角在逐渐增大的过程中,喷嘴出口速度逐渐降低,但在收缩角从0°-12°递增过程中,射流核心段逐渐增大,收缩角在增至12°之后,射流核心段基本保持不变,为了保持较长的射流核心段和较高的喷嘴出口速度,喷嘴收缩角确定为12°左右；喷嘴出口直径越小,其出口速度越大,结合系统所提供的最大工作压力,确定喷嘴出口直径为1.5mm；针对不同喷嘴长径比进行仿真分析得出：喷嘴出口速度随着长径比的增大而逐渐下降,为了保持喷嘴具有较高的出口速度和较长的射流核心段,确定喷嘴的长径比为3；另外,本文根据仿真模拟得出的数据,结合数值分析原理,耦合出喷嘴出口速度与喷嘴几何参数、射流压力的函数关系式。最后,文章在高压水射流理论的基础上,从喷嘴的结构设计、喷嘴的几何参数、射流参数三方而分析了高压水射流的切割性能,得出相关的研究结果,为此类切割喷嘴的性能分析、合理设计,结构优化提供重要的理论依据及工程应用价值。