1.换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头，其特征在于，所述喷风头为三腔结构，共设有三个型腔：分别为顶部中腔、第一侧腔与第二侧腔，三个型腔均由收缩段、喉部与扩张段组成；顶部中腔对应钢轨轨头顶面，第一侧腔与第二侧腔对应钢轨轨头侧面中间位置；

所述第一侧腔与第二侧腔的收缩段入口壁面和扩张段出口壁面均为直线，且扩张段出口壁面角度为90 °；

所述喉部与收缩段的交界处圆滑过渡，喉部与扩张段的交界处圆滑过渡；

所述喷风头为组合形式，沿宽度方向对称面将喷风头型腔分为两部分，形成第一半喷风头与第二半喷风头；第一半喷风头与第二半喷风头以拆卸方式连接成整体，在喷风头型腔以外的结合面处密封。

2.根据权利要求1所述的换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头，其特征在于，所述第一半喷风头与第二半喷风头通过螺钉组装成整体喷风头，在喷风头型腔以外的结合面处用密封圈密封。

3.根据权利要求1所述的换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头，其特征在于，所述第一半喷风头与第二半喷风头顶部设有水平连接板，中部设有与钢轨轨头形状相应的凹槽，两侧设有螺栓孔。

4.一种如权利要求1~3任意一项所述换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头的设计方法，其特征在于，设计参数如下：收缩段高度A1，mm，喉部高度A2，mm，扩张段高度A3，mm，收缩段入口宽度B1，mm，喉部宽度B2，mm，扩张段出口宽度B3，mm，收缩段入口长度L1，mm，喉部中心长度L2，mm，扩张段出口长度L3，mm，侧出口直线段长度L4，mm，出口壁面角度a3，°，收缩段夹角a1，°，扩张段夹角a2 ，°，以及射流高度H；

该设计方法具体包括如下步骤：

步骤1）以钢轨轨头截面的顶部和两侧面轮廓为喷风头扩张段出口以及喉部轮廓曲线的设计基准，按射流高度H对轨头曲线进行等距比例变换，得到扩张段出口长度L3曲线形状；

相应的，对轨头曲线按H+A3+0.5A2进行等距转换，得到喉部中心长度L2曲线形状；

步骤2）根据生产需求确定喷风头喉部截面积S2，mm2；

步骤3）设计扩张段出口截面积S3，mm2：

根据需求的射流流速和S2，按以下公式计算S3：（1）

式中：K为气体比容比；Ma为喷风头出口射流流速，马赫，1马赫=0.3403 km/s；

步骤4）设计射流高度H、喉部宽度B2以及喉部中心长度L2：B2≥0.5 mm， H≥ 4 mm；根据已确定的H、B2和S2计算L2，L2= S2/B2；

步骤5）设计喉部高度A2：

（2）

步骤6）设计侧出口直线段长度L4、出口壁面角度a3、扩张段高度A3、扩张段出口宽度B3和扩张段出口长度L3：扩张段出口长度L3包含扩张段出口中部曲线段长度L3c，mm和两侧的侧出口直线段长度L4，既：（3）

（4）

式中：a4、a5和a6分别为钢轨轨头各圆弧段所对应角度，°；L5、L6和L7分别为钢轨轨头各圆弧段弧长；

喉部中心长度L2的计算公式为：

（5）

式中：L2c为喉部中心曲线段长度，mm，L2s为喉部中心两侧直线段长度，mm；

（6）

L2s和L4的关系为：

（7）

步骤7）设计收缩段入口截面积S1，mm2、收缩段入口长度L1，mm和收缩段入口宽度B1：步骤8）设计收缩段高度A1：

（9）

步骤9）将设计好参数后的喷风头改为三腔结构：在喷风头上沿L4上端点与喷风头出口壁面平行面将喷风头型腔截断，将两侧截断后腔体的L1和L3的曲线部分改成直线，并将a3改为90 °，之后将两侧切断后腔体向下移动至轨头侧面中间位置。

5.根据权利要求4所述的一种换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头的设计方法，其特征在于，所述步骤2）S2为现有类型喷嘴截面最小处的截面积；或根据现场的空气压缩机的供气能力确定，空气压缩机供气量为A，mm³/s，喷嘴数量为N，则：340×S2×N≤A。

6.根据权利要求4所述的一种换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头的设计方法，其特征在于，所述步骤6）设有三个约束条件：约束条件①：L2s≥0；

约束条件②：

（8）

式中：L8为轨头侧面直线段长度，mm；

约束条件③：a2＞0，即：B3＞B2。

7.根据权利要求4所述的一种换热强且换热均匀的钢轨风冷淬火用喷风头的设计方法，其特征在于，还包括步骤10），对喉部与收缩段和扩张段的交界处圆滑过渡。