我国作为一个水资源区域分布不均匀且严重缺水的国家,河床水位与地下水水位逐年下降,导致很多地区水位距离地面的高度差达到8m以上。射流泵装置作为一种高吸程抽水装置,其吸程可达数十米,具有工作可靠、维修便捷、成本低廉以及在缺电环境下能通过其它动力运行等优点,但由于自身工作原理的特点,其装置性能较差,运行效率偏低。因此,本文对射流泵结构提出改进,设计了一种固定导叶型旋流式射流泵,并对其装置性能进行研究,以达到提升射流泵装置性能的目的,主要研究内容有:(1)理论分析旋动射流的速度和压力衰减特性以及其卷吸能力和掺混作用,并将旋动射流理论应用于射流泵中,设计一种固定导叶型旋流式射流泵。结果表明,工作水为弱旋动射流的射流泵内,其径向和轴向的速度以及压力比工作水为强旋动射流时扩散衰减得更慢,其卷吸能力和掺混作用则比无旋动射流强很多,有助于提升射流泵装置的提水性能。将旋动射流理论与射流泵装置的基本原理相结合,采用圆柱坐标设计方法,确定旋流式射流泵的固定导叶数z=2,导叶高度hv=100mm,工作水入流角α=40°,导叶厚度d1=1mm,导叶宽度d2=10mm。完成旋流式射流泵的初步结构设计。(2)选择面积比m分别为4.37、3.13和2.35的旋流式射流泵和与之面积比相对应的无旋射流泵进行试验对比研究。结果表明,选定面积比中,旋流式射流泵最优面积比2.35,小于无旋射流泵最优面积比3.13,即旋流式射流泵最优面积比有减小趋势;旋流式射流泵装置处于高效运行区时的流量比范围大于无旋射流泵装置;相同面积比下,且运行工况相同时,旋流式射流泵的压力损失较小,性能较优,表现为其压力比最高能够提高0.01,相当于无旋射流泵压力比的5%~10%,其装置效率最高能够提高4%,相当于无旋射流泵装置效率的25%左右。(3)研究确定一种数值模拟方法,并采用此方法对不同面积比的旋流式射流泵和无旋射流泵的内部流动进行对比分析。结果表明,与无旋射流泵相比,在相同面积比下,旋流式射流泵的压力损失较小,且其面积比越小,压力损失越小;旋流式射流泵的工作水速度在流经喷嘴之前有所增加,混合水经喷嘴喷出后,在喉管和扩散管段内中心速度的衰减更慢,且面积比越小,其中心速度的衰减越慢;无旋射流泵在扩散管出口与直管段连接处形成明显的回流漩涡,而旋流式射流泵的内部流动则很流畅。数值模拟结果与试验分析结果相符,旋流式射流泵的压力比和效率相比无旋射流泵都有所提高。(4)基于CFD,以旋流式射流泵的压力比和效率作为试验指标,采用四因素三水平的正交试验方案,通过极差分析和方差分析,对旋流式射流泵的结构尺寸进行优化,并研究其结构尺寸对试验指标的影响规律。结果表明:面积比对两个指标的影响都很显著,固定导叶数、导叶高度和工作水入流角对两个指标的影响都很弱,尤其导叶高度的影响最弱;确定了装置性能较优的旋流式射流泵结构尺寸方案。