气流磨是目前制备超细粉体材料的主要技术和方法之一,气流磨能制备较高纯度的超细粉体材料。流化床式气流磨是气流磨中最为先进的设备。流化床式气流磨是通过拉瓦尔喷管将压缩空气体加速成超音速气流,喷入粉碎室。物料颗粒在高速气流的作用下被加速,在喷管射流的交汇处发生相互冲击碰撞、摩擦,从而达到粉碎目的。拉瓦尔喷管是产生超音速气流的关键部件。要想使压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成为速度和马赫数较大的超声速气流,拉瓦尔喷管必须有合理的内腔形状,喷管入口截面和出口截面之间的气流压力差必须有合适的值。在拉瓦尔喷管入口截面和出口截面气流压力一定的情况下,拉瓦尔喷管内腔形状设计的优劣决定了流化床式气流磨的整体性能。本论文研究的目的就是设计合理的拉瓦尔喷管内腔形状,使压缩空气通过拉瓦尔喷管加速为速度和马赫数较大的超声速气流,充分粉碎物料颗粒,提高生产效率,降低生产成本。本论文以东北大学材料与冶金学院实验室的QLM-Ⅱ型流化床式气流磨喷管为研究对象。运用流体力学和气体动力学的相关基本理论确定拉瓦尔喷管入口截面的气流参数；用气体一维定常等熵理论对拉瓦尔喷管内的气体流场进行研究,研究喷管内气流的运动状态和气流运动状态的影响因素,确定产生超声速气流的条件,建立喷管内气体流场的关系式；运用FLUENT软件对拉瓦尔喷管内的气体流场进行仿真；确定合理的气体滞止压力值和喷管背压值,设计拉瓦尔喷管内腔形状,使拉瓦尔喷管出口截面气流为速度和马赫数较大的超声速气流；对喷管射流进行研究,运用气体射流的基本理论对喷管射流进行计算,运用FLUENT软件对喷管射流进行仿真,确保压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成为超声速射流；通过对喷管射流的研究,验证压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成为超声速射流,拉瓦尔喷管内腔形状设计满足流化床式气流磨的生产要求。