射流曝气设备因其传质高效、稳定性好等特点而广泛应用于生产生活的各个领域。其性能主要由工况和结构参数决定,而工况条件因环境而异。因此,如何优化结构使其性能更优一直以来备受学者关注。现有文献一般采用单因素变量法对其性能进行研究,未曾考虑因素间的交互作用。此外,喷嘴作为射流曝气机最关键的结构,能够实现能量之间的转化,且其他重要结构如喉管也是根据其尺寸来设计的,重要性不言而喻,却鲜有研究。另外,多喷口结构的曝气机研究极少,而它具有增大曝气面积等优点,因结构改变引进了新的参数,研究这些参数对其性能的影响非常必要。因此,本文从射流曝气机结构参数的分析与优化,喷嘴结构的分析与优化以及多喷口射流曝气机结构设计与性能分析几个方面展开了研究。主要工作及取得的成果如下:1)分析了工况和结构参数对射流曝气机性能的影响,并对结构参数进行了优化。首先设计了射流曝气机的结构尺寸,然后通过单因素变量法分析了面积比、喉嘴距、喉管长径比、喉管收缩角以及吸气角对其性能的影响规律,确定了各参数较优的取值范围。在此基础上设计了交互正交试验,并对试验结果进行了分析。研究结果表明,各因素对其的性能影响的从大到小依次为:面积比>面积比×喉管长径比>喉嘴距>面积比×喉管收缩角>长径比>喷嘴收缩角>面积比×喉嘴距>吸气角,当面积比为4,喉嘴距为8.1mm,喉管长径比为5.29,喉管收缩角为15?,吸气角为50?时,射流曝气机性能最好,其效率为29.6%。2)研究了射流曝气机的喷嘴结构。通过对锥型,锥直型,流线型以及平直型四种结构喷嘴流场特性的分析对比,发现锥直型喷嘴结构具有较优的性能,更适用于射流曝气机,然后对收缩角,喷嘴收缩段长度以及喷嘴长径比等参数进行了正交优化,分析了各因素的主次顺序。结果表明,锥直型喷嘴射流高速流核区较长,射流速度衰减较慢,其聚集性、稳定性相比于另外三种喷嘴更好,各因素对射流曝气机的性能影响从大到小依次为:收缩角>喷嘴长径比>收缩段长度。当收缩角为13?,收缩段长度为40mm,喷嘴长径比为1时,射流曝气机性能最好,效率为30.6%。3)研究了多喷口射流曝气机的性能。首先设计了多喷口射流曝气机模型,分析了其工作过程,然后利用数值模拟确定了合适的喷口数,最后选取了对曝气机性能影响最大的两个结构参数,加上新结构引入的参数进行单因素试验,最后得到了各因素最优的取值。结果表明,三喷口结构最好,面积比为4.41,喉管长径比为6,分流夹角为50?,出口夹角为40?时,多喷口射流曝气机的吸气性能最优。综上,本文针对射流曝气机所做的相关研究具有一定现实意义,并在一定程度上可对工程应用进行参数指导,从而达到经济与环保的双重效益。