引言
喷射泵作为一种流体动力泵，其利用流体传递能量和质量，不直接消耗机械能，本身没有运动部件，所以较机械泵具有结构简单、工作可靠、便于综合利用等优点。喷射泵具有的优点使其在吸收易燃易爆物质时具备了较高的安全可靠性，因此目前在化工产业、航空航天等诸多领域有着广泛的应用。但喷射泵在化工生产过程中使用功能的正常与否直接影响着工作设备是否能够正常投入生产，并且与产品品质、产量和经济效益等方面有着紧密联系。对此，应对喷射泵的性能进行深入研究，以提高其工作效率。
1. 喷射泵的概念
1.1喷射泵的基本构造
喷射泵是利用经过泵内的流体传递能量和质量的机械设备，并不直接消耗机械能量，且本身并不具备运动的部件，因此较传统模式下的机械泵具有更加简单的结构和更可靠的工作运行状态，在动力工程和类动力工程技术领域得到了广泛应用。一般而言，喷射泵主要包括喷嘴、接受器、混合管和扩散管等部分组成，喷射泵内无任何的运动器件，整个喷射泵的基本构造较为简单，实际运行过程中的工作可靠度较高。
1.2喷射泵的工作原理
喷射泵是一种利用液体流动所产生的稳动扩散作用进行能量转换的流动机械设备，既能够提升流体的压力参数值，也不需要消耗任何的机械动能，从而完成喷射泵的基础设置目标，是其基本的运行特征。在机械泵的工作过程中，喷射泵喷嘴附近出现了真空负压的状态，在外界大气压作用条件和液体的静压力作用条件下，能够将较低气压位置处的射流体以一定的流量和压力重吸入管路，压入其接受器中并进一步随同高速运转的工作流体一起进入混合管，在流体混合之后，在混合管内完成进一步的质量、能量的传递和交换过程。在液体分子的运动扩散过程中，混合管中的工作流压力参数值较高，能够借助压力作用将一部分动能传递给附近一定区域低压的气体流，进而使喷射系统中运行时产生的流体速度逐步减小，使混合气体进入扩散管后能够在管内运行时完成动能和压力能之间的相互转换。
1.3喷射泵内的流动特性
在喷射泵内部，由于液态流体的质点在喷射泵内部的流动机制较为复杂，两股流体之间数值相差较大，且喷射泵内的各个主要控制点都能够完成其速度和压力场的不均匀、不稳定分布后的转换过程，流体质点之间的相互摩擦和能量之间的交换属于三维的流体力学问题，目前并未有较为成熟完善的理论研究，但喷射泵内部的流体质点之间的速度和压力分布基本能够分为初始阶段和基本段两大部分进行研究，初始段中流速的分布基本分为喷嘴出口断面层的流速、未经受扰动的高速度射流区域和外层的混合区域三大部分，在不同区域之间和液流之间相互混合，最终的流速分布呈现出不均匀的状态。
2.喷射泵性能优化设计
由于喷射泵包括了多级喷射泵和单级喷射泵两大种类，且多级喷射泵在使用过程中能够依赖其多级助推作用达到较高的真空度，进而优化其上升参数，也就是说，单级喷射泵的实际喷射效率较多级喷射泵而言并未达到最优，这在无形中增加了喷射泵在多级系统中的使用级数，使得系统的结构更加复杂，降低了运行可靠性，造成了大量动能的浪费。因此，在对机械泵的结构性能进行优化设计时，主要以蒸汽耗能量最小为优化目标建立相关的计算模型，并根据计算模型设计相应的优化软件。在此过程中，喷射泵计算模型的建立主要基于喷射泵基础理论，在能量守恒和质量守恒及动量定理等力学理论的基础上，以工作消耗量为基础目标进行公式推导，确定喷射泵不同阶段喷射系数之间的连接关系和抵抗力作用，建立喷射泵系统不同作用工序的计算模型，然后根据喷射泵的试验效果确定喷射系数的初始参数，建立喷射泵抽吸气体时的目标函数。
当建立完目标函数后，进一步根据喷射泵的理论在第二极限的状态结构下进行混合时出口截面积、流速参数值不能大于其临界参数值的基本原理，在混合出口截面上的压缩流体折算速度应该总是小于1，根据上述两个初始条件编制优化软件，确定相应的优化计算算法，考虑约束条件的成立，在喷射泵优化程序设计过程中基于vb的程序编程语言，借助面向对象的语言体系及内部设置的对象被用户直接操作和使用。在对喷射泵性能优化进行软件编撰时，首先应该采取窗体设计以不断增强其可视性和直观性，亦能够借助其应用程序更加便捷的自定制或扩展功能，使其更加容易修改工作环境，对其内部应用程序的功能进行访问，从而拓宽软件程序的应用功能。在此过程中，由于vb版本作为较成熟的语言体系，能够提供更加高级的对象和更加先进的特质，也就成为喷射泵优化设计的重要载体。在对喷射泵的软件系统结构进行优化设计时，由于喷射泵优化软件是基于模块化设计基础的利用主程序模块和功能模块甚至以及数据库组成的重要模型，通过对主程序模块、喷射系数计算模块及尺寸计算模块等研究，探讨其程序运算框架。在喷射泵系数和尺寸优化的程序框架图中，其初始值输入之后能够按照参数值计算得到其他系数，进而计算得到喷射系数的初值和喷射系数，之后能够通过软件进行优化设计，进而能够对喷射泵的轴向和径向尺寸进行优化计算，最后能够按照然后一定的参数规则确定出最小消耗量的喷射泵结构设计。在对该软件优化程序进行使用时，由于该程序能够计算喷射泵的系数、轴向尺寸和径向尺寸等，在程序运行完整后会出现初始界面，而在初始界面点击后会出现程序主界面，在程序主界面窗口中不断输入参数过程中，运行过程中可能涉及到的诸多参数和计算结果，就能够进一步根据其计算过程得到实时观察的多项参数信息，实现其存储打印功能。
2. CFD 内部数值分析
喷射泵cfd内部数值的分析主要包括喷水推进系统的推力测量、叶轮压力分布和速度分布测量三部分内容。以其中的喷水推进系统推力测量为例分析可知，在采取cfd内部数字计算方法，也就是通过计算流经喷射系统截面得流体，换算得到喷射器内部动力推进系统中的过程值，然后将喷射系统中推进器表层面上作用力以积分形式计算，最后求和得到推进器表层推力参数。在按照推理对喷水推进器不同受力臂面积上得到的力作用进行加和后，得到不同面上的力相加的总推力参数值，进而得到总体的作用力，表1即为该作用力结果展示。由表1可知，在理想条件下和叶轮片为4的基础下，cfd模拟计算得到的阻力值和船舶的阻力值的误差基本在10%左右，能够满足喷射泵设备应用的基本需要。
表1 作用力结果展示图
结论
与传统设备相比，喷射泵系统具有较优的水力稳定性，大幅度缓解了系统水力失调、冷热不均的现象，并且通过程序运算与计算的结果比较说明，采用喷射泵的优化设计可以节约 大量的工作蒸汽。说明对喷射泵进行优化设计，可以提高泵的工作效率，降低工作蒸汽用量，因此值得推广与应用。
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