喷砂器作为环保型喷砂机的核心元件,对喷砂作业清理效率和砂料回收效率起到了关键作用,并且直接影响到了喷砂机的成本、耗能和体积。国内外学者对喷嘴(喷砂器部件)的冲蚀磨损及射流速度做了大量研究,多数对传统气动喷嘴的结构尺寸进行研究,一般使用有限元仿真软件和实验进行取值,以改变相关尺寸参数来获得更高的喷射速度,提高喷砂工作效率。但是忽略了喷嘴结构尺寸对砂料均匀发散也会产生较大影响。而关于喷砂器对回收效率的研究却很少。因此深入研究喷砂器的工作效率和回收效率的影响因素具有一定的现实意义。本文从提高喷射和回收效率以及砂料发散均匀性出发提出了改进措施,使用SolidWorks三维软件进行建模,使用Fluent软件对喷嘴及喷砂器(由喷嘴和回收体组成)进行了流场分析和粒子追踪,对改进和优化喷砂器取得了一定的成果。完成的工作内容主要如下:(1)建立了原喷嘴及喷砂器的有限元模型,使用Fluent软件模拟仿真了喷射过程中的气流特性和砂料运动速度及轨迹,得出了喷砂器效率低下、回收困难及砂料发散不均匀性的原因,对改进喷嘴提供了理论依据。(2)设计了一款新型扁形喷嘴并进行了可行性论证,建立了各参数下的喷嘴有限元模型,使用Fluent仿真了收缩角、喉长、喉宽及扩散角在不同参数下对气流及砂料速度的影响,主要对比分析不同参数下的马赫数、压力分布、耗气量和粒子速度等数值,获得了影响气流和砂料速度的几个关键因素。(3)对喷砂器的喷射角度和回收口的气流速度进行了理论描述,建立了新型喷砂器有限元模型,并使用Fluent模拟了气流和砂料的射流过程。对喷砂器的夹角进行对比分析,寻找出最优的角度方案。本文研究为提高环保型喷砂器的工作效率和回收效率,找到了原喷砂器存在问题的原因,从砂料发散均匀性出发设计了一套新型喷砂器(包括喷嘴和回收体)。对提高环保型喷砂机的经济性、降低耗能以及对喷砂器的射流性能和使用寿命具有一定的指导意义。