在带钢轧制过程中,需要对轧辊进行润滑与冷却,喷嘴是轧辊冷却系统的核心元件,其喷射性能和布置方式是轧辊冷却和润滑效果的关键。本文以目前轧辊冷却系统中广泛采用的扁平扇形喷嘴为研究对象,从理论模型构建、有限元仿真、试验等几个方面开展了系统研究。应用有关射流理论,归纳建立了扇形喷嘴的射流速度分布、射流边界和射流流量分布计算模型,计算研究了扇形喷嘴的半球段半径、铣槽深度、槽结构角度等参数对射流性能的影响规律；利用FLUENT软件对扇形喷嘴的射流进行了仿真分析,系统研究了扇形喷嘴半球段内半径、扇形喷嘴铣槽深度、扇形喷嘴槽结构角度等结构参数对射流速度分布、射流区域以及流量分布的影响规律；研制了一台用于测试扇形喷嘴喷射性能的试验装置,利用该装置对GYQ 1981 B1型扇形喷嘴进行了试验,测试了压力、半球段半径、铣槽深度、槽结构角度等参数对扇形喷嘴射流性能的影响。绘制了不同扇形喷嘴在不同靶距上的射流形状、流量分布的三维图形；用数学方法构建了喷嘴射流在轧辊上形成的椭圆形区域和流量分布的计算方法,建立了评价扇形喷嘴对轧辊喷射均匀程度的评价方法,实现了对扇形喷嘴在喷梁上的布置情况的优化功能；以上海日森精密机械有限公司的GYQ2125 B1型扇形喷嘴为例,对不同偏转角、不同布置间距工作条件下扇形喷嘴的喷射效果进行了优化分析,发现以1°偏转角安装喷嘴、且相邻两喷嘴间距离为10mm时,喷射流量的分布最为均匀。