随着我国航空运输业务规模增加,机场航班流量越来越大,留给机场跑道灯维护的时间越来越短。目前机场跑道灯清洗主要是手工清洗,随着清洗效率及环境保护要求提高,对高效、绿色清洗技术越发受到重视。干粉清洗技术满足机场跑道灯清洗要求,受到清洗行业的关注。本文通过对嵌入式跑道灯污垢形成原因和去除机理分析,深入研究了清洗工艺过程,提出了系统的干粉(小苏打)清洗方案,设计了新型喷嘴和磨料阀,优化了清洗工艺参数,提出了安全防护的措施。首先,针对跑道灯上的橡胶粘结污垢成因,分析确认唯有机械刮擦的方法才能彻底去除。而干粉颗粒具有刮削污垢的能力,使得干粉清洗技术成为高效清洗跑道灯的最佳选择。其次,设计了系统的清洗方案,包括清洗设备设计、磨料介质开发、安全防护措施的选择、清洗参数优化控制和雾化降尘。在前期开发的设备基础上,重点对磨料阀和喷嘴结构进行研究,应用Fluent软件,对干粉清洗设备关键零部件流场分析。在磨料阀处,采用多相流中DPM模型来模拟磨料阀内部的气固混合流场。发现磨料阶梯孔口出现反弹现象,提出采用锥型过度的结构消除策略;在喷嘴处,采用同样的DPM模型模拟气固喷射流场,分析收缩型喷嘴、文丘里喷嘴、扁平喷嘴内外部流场的压力场、速度场、磨损以及磨料颗粒分布的规律。对比得出扁平喷嘴在喷射靶距为100mm处,相比收缩型喷嘴、文丘里喷嘴颗粒分布面积大,并且成矩形状分布,相对清洗的有效面积大,清洗效率更高。然后,针对干粉清洗过程,进行模拟分析与试验研究。应用Fluent软件针对扁平喷嘴,模拟了喷射压力、喷射靶距、颗粒流量对清洗速度、表面冲蚀率的影响。分别得出了颗粒速度随着喷射压力的增大而增大,表面冲蚀率随着喷射靶距的增大而减小,表面冲蚀率随着颗粒流量的增大而增大。用正交试验法对扁平喷嘴分别研究了喷射压力、喷射靶距、颗粒流量对清洗速度、表面冲蚀率的影响。试验得出:喷射靶距与喷射压力对清洗效率影响大,磨料流量对清洗效率影响小,以及最优的因素水平组合,即射流压力为0.5MPa、喷射靶距为50mm、磨料流量为4g/s的组合。最后,为了减少对环境污染和人体健康的影响,提出引水降尘的方法。在喷嘴内部,应用Fluent软件中CLSVOF方法对喷嘴内部横向气流中的液体射流破碎过程和破碎位置特性等进行了研究。在喷嘴外部,运用试验观察的方法对喷嘴雾化状态以及雾化降尘效果分析,利用高速相机拍出的结果,得出在压力为0.5MPa时,喷嘴的雾化状态均匀,降尘效果好。本文在国内首次专门对干粉(小苏打)清洗机场跑道灯进行应用研究,运用模拟分析与试验观察等方法较深入地研究了清洗过程,优化了磨料阀和喷嘴结构,得到了较高效的清洗工艺参数,并提出了采用引水雾化的方法抑制粉尘,起到较好的环保效果。