为了提高射流加工效率,提出使用多喷头结构来提高工件的去除效率。根据流体力学原理,从理论上分析了多喷嘴冲击射流复合流场的结构特性,对不同喷嘴数目复合流场的流场分布进行了定量计算;针对复合流场的特性进行了模拟研究,得到工件壁面流体速度、压强的分布曲线。建立了单喷嘴、三喷嘴和七喷嘴的材料去除理论模型,并对去除量分布进行了计算和比较。结果表明,当冲击高度为10d,喷嘴间距为5d时(d为射流喷嘴直径),三喷嘴模型材料去除率是单喷嘴模型材料去除率的2.16倍,七喷嘴模型材料去除率是单喷嘴模型材料去除率的4.25倍。

为了给出射流抛光系统的优化设计参数, 从理论上分析了冲击射流流场的结构特点, 建立了工件壁面上的速度、压强与冲击角度、射流出口速度以及冲击距离的数学关系。就不同参数对射流流场分布的影响进行了定量计算, 结果表明, 工件壁面上的压强和速度与出口压强和速度成线性正比关系。当冲击距离大于9.6d(d为射流喷口的直径)时, 工件壁面压强和速度随冲击距离的增大而减小, 冲击距离增加到15d时, 壁面压强最大值减小到0.54p0(p0为射流出口处的压强)。工件壁面压强和速度随冲击角度的减小而减小, 当入射角为90°、60°和45°时, 分别得到壁面压强最大值ps=0.95 p0, 0.74p0, 0.475p0, 上游速度最大值um02=0.96u0, 0.8u0, 0.67u0(u0为射流出口处的速度)。

针对在微观上存在尖锐突起、凹坑和划痕等缺陷的光学元件,提出用低质量分数磨料水射流冲击的方式对其进行处理。从弹性接触出发,对射流中粒子与元件发生塑性接触的临界速度进行了推导,并引入了塑性转入脆性加工的临界速度,从而对射流的塑性去除阶段作了明确的界定。针对常用的两种光学材料K9和石英玻璃,结合具体参数对使其处于塑性去除阶段的射流速度进行了模拟计算,利用单颗粒冲击去除模型,在塑性去除范围内对两种材料的冲击去除进行了模拟计算。结果表明：石英玻璃进入塑性去除的临界速度高于K9玻璃,而进入脆性去除的临界速度低于K9玻璃,因而使石英玻璃处于塑性去除阶段的射流速度范围为K9玻璃相应速度范围的子区间；在塑性去除阶段,各材料的去除量皆随着冲击速度的增大而增大,但较硬的石英玻璃更不耐冲击,较K9玻璃更容易被去除。

为了了解在抛光过程中抛光盘位置对光学元件面形的影响, 对一种双轴式平面研磨抛光运动过程进行了分析。从Preston方程出发, 推导了去除函数的表达式, 研究了抛光盘的摆幅及偏心距离对元件的去除量分布的影响。通过定量计算得知, 在加工转速不变的情况下, 增大抛光盘的摆幅, 元件不同圆周上的去除量也不同。增大偏心距, 元件的去除量增大, 不论抛光盘相对元件的位置如何改变, 回转中心的去除量总是最大。