气体喷射器是一种利用高压工作气体来卷吸低压引射气体的装置,具有结构简单、无运动部件、维修简便、适用范围广等多个优点,在制冷系统、真空系统、通风系统、燃料电池等多个领域具有广泛应用。针对气体喷射器传统一维设计理论设计和以实验或数值模拟方法为基础进行单因素结构分析的不足,本文采用遗传算法对气体喷射器进行多结构参数优化,相较于传统方法可以明显的提高气体喷射器性能。本文首先基于索科洛夫方法对气体喷射器进行设计,再利用CFD软件STAR-CCM+进行数值建模,并对模型进行验证。然后,采用单一因素方法研究了混合室与喷嘴出口截面积比、喷嘴距、混合室长径比、扩散角、喷嘴渐缩角以及混合室渐缩角对气体喷射器性能的影响。在此基础上,通过正交试验比较各结构参数对气体喷射器性能影响的大小,选取了三个影响比较大的结构参数作为优化变量,并利用响应面法拟合了这三个结构参数与喷射系数之间的关系表达式,再利用遗传算法进行多结构参数优化。最后,针对遗传算法得到最佳气体喷射器结构,研究了工况参数以及工作气体种类对其性能的影响。研究表明,气体喷射器的喷射系数随着混合室渐缩角的减小而增大,随着混合室与喷嘴出口截面积比、喷嘴距、混合室长径比、喷嘴渐缩角和扩散角均先增大后减小。在设计工况下,各结构参数的最佳水平如下:混合室与喷嘴出口截面积比为35,喷嘴距为100 mm,混合室长径比为4,喷嘴渐缩角为15°,混合室渐缩角为15°,扩散角为4°;当工作气体的表压从0.4 atm(1 atm为101325 Pa)增加到0.7 atm时,最佳混合室与喷嘴出口截面积比从25增加到35,最佳喷嘴距从0增加到100 mm,最佳混合室长径比从3增加到5,最佳喷嘴渐缩角从10°增加到15°,最佳混合室渐缩角保持15°不变,最佳扩散角从5°减小到3°。通过遗传算法优化得到的最优气体喷射器结构对应的喷射系数为12.638,相较于设计结构的喷射系数9.952提高了26.99%。通过对气体喷射器的变工况分析发现,喷射系数随着工作气体压力的增大、引射气体压力的增大以及出口压力的减小而增大,工作气体压力低于临界值或出口压力高于临界值时,气体喷射器不能正常工作。不同工作气体引射空气时,分子质量越小,引射空气时的喷射系数越大,且喷射系数近似与工作气体的分子质量算术平方根的倒数成正线性关系。