随着石油等资源的不断开采,浅层地质资源逐渐枯竭,开发地底深部和深海海底资源己迫在眉睫。地底深部或深海海底油气等地质资源的开采任务就是将深水环境下表面岩层破碎,并将岩层下油气资源提取上来,而破碎深水下表面岩层是首要解决的问题。由于空化水射流技术在深水环境中的冲蚀能力的高效表现,空化水射流技术成了解决深水下表面岩层破碎问题的关键,而能否形成高效的空化水射流的关键在于空化喷嘴结构。为研究不同喷嘴结构对淹没空化水射流冲蚀能力的影响,自行研制了一台淹没射流冲蚀实验装置和三个不同类型的空化喷嘴,实现了背压、泵压、靶距可调,在实验室内模拟深水环境下对不同结构喷嘴的空化射流冲蚀陶砖进行实验研究。研究不同喷嘴结构对空化水射流冲蚀能力的影响,得出不同喷嘴结构与空化水射流冲蚀能力的关系,探究射流参数变化对空化射流冲蚀能力的影响。采集冲蚀后陶砖的冲蚀坑深度、冲蚀破坏面积和冲蚀坑填充铁粉质量等数据,结合观察冲蚀坑形貌特征变化,分析不同喷嘴结构的空化射流冲蚀陶砖的不同机理。进一步揭开空化水射流冲蚀机理的神秘面纱,具有较大的理论意义和工程应用价值。研究结果表明:作为一种空化喷嘴,普通喷嘴的空化能力最低;渐收-突扩喷嘴的空化性能最为突出,其来流与伴随流之间容易剪切形成高强度的涡旋空化,高强度的大涡环能更好的保护涡旋内的空泡在更高的背压下溃灭;渐收-突扩喷嘴的冲蚀能力最为突出,其流场中的空化泡群密度及分布广度均要优于其他两种喷嘴,有利于射流流场的稳定输出。渐收-突扩喷嘴和渐收-渐扩喷嘴的射流冲蚀能力显著优于普通喷嘴的;渐收-突扩喷嘴和渐收-渐扩喷嘴的空化水射流冲蚀能力具有最佳背压值;渐收-渐扩喷嘴具有更长的最佳靶距;渐收-突扩喷嘴具有更好的抗背压能力。普通喷嘴冲蚀坑形貌常见为规则“漏斗坑”,渐收-突扩喷嘴冲蚀坑常见为不规则“椭球坑”,渐收-渐扩喷嘴则为“圆柱坑”,而渐收-渐扩喷嘴冲蚀坑形貌时常会出现“彩虹坑”。