节流油嘴是接在油气井测试及开采工艺流程管线中用以控制和调节管道流量及井内压力的关键部件。流体经油嘴节流口,流道截面积收缩,流线折转,流体在节流口处发生流体分离,局部漩涡回流能量消耗致使局部区域压力下降,出现空化现象。空化区的溃灭会产生瞬时高频冲击高压力持续作用于油嘴材料表面造成空蚀破坏,制约和影响着锥形节流油嘴的正常工作性能及其使用寿命。由于空化流动模拟计算中,计算结果的准确性取决于计算模型的准确性,本文首先对计算模型进行了验证及修正,并与实验数据对比,验证其在空化流动模拟中的准确性;然后采用验证的计算模型及方法对锥形节流油嘴内部的空化流动规律进行了研究,同时提出了空蚀损伤定量预测模型;最后在以上研究的基础上,提出了锥形节流油嘴的改进方案。研究结果表明,采用RNG k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer(SS)模型及增强壁面函数模型计算空化流动,模拟结果与试验数据具有较好的一致性,计算收敛速度较快且提供的流场信息更详尽细致;采用修正的空化模型准确模拟得到了锥形节流油嘴内空化流场流动特性及压力、速度、流线、空化区等详细分布规律;基于壁面剪切力机理,提出了空蚀损伤定量预测模型并准确定位了锥形节流油嘴空蚀危险点的位置;提出了锥形节流油嘴的新结构,验证了优化后的结构具有抑制空化的优良性能。