高压水射流技术是近年来国内外迅速发展起来的一种高效无污染的矿物能源开采新技术，寻求一种能同时具有大的破岩面积(钻大孔)和深的破岩深度(钻深孔)的破岩手段，从而大幅度提高破岩效率是研究人员一直致力追寻的目标。目前，各种单一的射流尚不同时具备上述两条优点，制约了射流效率和应用。综合利用旋转射流和空化射流的原理和优点，提出双射流新思想，其中心为圆形直射流，外层为同轴的环状旋转射流。新型双射流具有较低的破岩门限压力，较大的破岩面积和破岩深度，而且利用两股射流之间的强剪切作用而产生空化，提高射流破碎岩石效率。 外层环状旋转射流的产生需要合理的选择加旋方式并优化结构参数。运用流体力学理论，借鉴水力旋流器设计理论，对采用固定加旋流道方式的喷嘴内流动进行了研究，推导了阻力损失和加旋效率的表达式，分析了结构参数的影响规律，并设计了破岩实验用的喷嘴参数。 应用全空化(Full Cavitation)模型对0.1MPa—10MPa围压下的双射流空化流场进行了数值模拟研究，得到了旋度、围压和射流压力等参数变化对双射流空化初生能力的影响规律。计算结果表明，双射流的空化带可以分为固壁空化带和次生空化带两部分，次生空化带的轴向延伸距离在计算条件下可达到30mm以上，证明双射流有效的空蚀距离较大；旋度在0.2和0.25之间最有利于空化的产生。但双射流在围压超过10MPa后，空化初生能力明显下降，而且空化带轴向延伸距离较小，不能够对靶件产生空蚀。数值模拟与空化噪声测量数据的比较证明了计算模型的适用性。 综合运行实验和数值模拟方法对双射流冲击流场进行了研究。应用RNG K—ε湍流粘度模型研究分析了不同射流参数下的双射流冲击平板流场结构与特性。与单股圆射流不同，计算结果显示双射流冲击流场在平板附近表现出很大的不均匀性，并有漩涡产生。运用PIV技术对双射流冲击流场进行了实验测量，得到了不同喷距下流场数据，并比较了喷嘴出口形状对冲击流场的影响。 进行了常压淹没和围压下的双射流冲蚀岩石实验，得到了喷嘴结构参数、喷距、射流压力和冲击时间等因素对双射流破岩效果的影响规律，并依据实验结果对喷嘴结构参数进行了优化。利用人工神经网络理论对双射流冲蚀破碎岩石的复杂非线性问题进行了研究，应用实验数据建立了冲蚀破碎面积的预测模型，检验表明模型的准确率达到97％，为双射流的现场应用提供设计依据。