微滴喷射技术由喷墨打印技术演变而来,喷墨打印技术主要指的是通过打印墨滴来形成特定形状与图案的物品,而微滴喷射技术则是通过打印特定材料的微量流体来辅助工业生产与制造。微滴喷射技术主要分为连续式微滴喷射技术与按需式微滴喷射技术,其中通过压电驱动的按需式微滴喷射技术利用压电材料独有的逆压电效应对微滴喷射进行驱动,响应速度快、喷射效率高、可实现按需喷射是压电驱动式微滴喷射技术的三大主要优势,也因为具备这三大优势使得压电驱动的微滴喷射技术在工程应用与科研领域得到最为广泛的应用。但是压电式微滴喷射过程涉及的流体形态变化以及空气域内的流场变化异常复杂,仅仅通过实验研究无法全面揭示其流动原理,而数值模拟通过仿真计算模拟实际过程,其能够较为准确与直观地研究微滴具体成形原理、流体形态变化以及空气域内流场的变化。因此本文建立了设有同轴气流喷射槽的压电式喷头的二维数值模型以探究同轴气流对于压电式喷头形成完整微滴的喷射过程的影响;并根据计算结果分析了喷头内部及喷嘴外部空气域内的速度场与压强场分布特征,并与实验结果对比以验证模拟结果的合理性;最后采用神经网络与遗传算法对喷头关键结构参数进行多目标优化,主要研究内容如下:（1）将同轴气流作用下的压电式喷头的喷射问题简化为一个与实际喷头相对应的二维数值模型求解问题,利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对压电式微滴喷头的微滴完整喷射过程与流体流动规律以及喷头内外部空气域的流场变化进行了二维的数值模拟,模拟计算时不考虑支撑体底座与上盖以及密封圈等部件的影响,只考虑压电陶瓷片、薄铜片、进气口、进液口、储液腔、喷嘴以及空气域等关键部件的影响,在COMSOL软件中设置好材料属性与边界条件并且划分好网格后进行计算求解。（2）通过计算后的仿真结果分析喷腔体与喷嘴外部空气域内压强场与速度场的变化特征,模拟结果表明:同轴气流在喷嘴正下方相遇后分散至左右两侧,使空气域内形成轴对称的成对涡旋,随着气流的连续喷出,涡旋数量增加且不断加强扩大并不断向喷嘴下游移动;同轴气流的引入使压电片的振幅增大,空气域内的压强减小,而位于喷嘴正下方由两侧气流扩散而成的涡流区域压强值减小更为显著。（3）根据COMSOL软件中得到的数值模拟结果分析同轴气流对于压电式喷头的微滴喷射过程中的微滴的影响,主要得到下列结论:随着由同轴气流喷射槽所引入的同轴气流的强度的增强即气流速度的升高,微滴由初始液柱断裂成微滴的时刻延后,微滴的形状由初始断裂时的椭球形逐渐趋于球形,微滴由喷嘴流出后的初始延伸长度有所增加,微滴断裂后的直径有所增大,主液滴的前端点的速度与后端点的速度以及卫星液滴的前端点的速度与后端点的速度均有所增加,主液滴与卫星液滴相互分离的时刻延后,微滴喷射速度有所增加,主液滴与卫星液滴的位移和当量直径增大。（4）本文采用按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络（BP神经网络）与带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）建立同轴气流作用下的压电式喷头的多目标优化模型。首先将压电式喷头的数值模型导入COMSOL Multiphysics进行数值分析,随后将BP神经网络对同轴气流作用下的压电式喷头构建的预测模型作为NSGA-II的目标函数进行多目标优化,最终得到的设有同轴气流喷射槽的压电式喷头的最优参数组合为压电陶瓷片直径值为22 mm、喷嘴直径值为0.15 mm、由同轴气流喷射槽流入的同轴气流流速为0.45 m/s、喷头喷腔体内的储液腔的锥角为110°。在此最优参数组合下得到了微滴速度为0.85 m/s,微滴发散率为11%。这与将最优参数组合下的数值模型导入COMSOL软件中计算而得的结果十分接近,误差在20%以内,并且此时同轴气流的引入没有对微滴的喷射造成干扰,而是辅助微滴以较好的形态加速笔直向下喷射。综上,本文建立了同轴气流作用下压电式微滴喷头的数值模型,对喷腔体与空气域内压强场与速度场进行了数值模拟;根据COMSOL软件中对于同轴气流作用下的压电式喷头的二维数值模拟的结果,分析由同轴气流喷射槽引入的同轴气流对压电式喷头微滴喷射现象的影响;采用BP神经网络-NSGA-II遗传算法对同轴气流作用下的压电式喷头的关键结构参数进行优化,为同轴气流作用下的压电式喷头的结构参数改进打下了坚实的理论基础。