Незважаючи на конструктивну простоту струминного насоса механізм перетворення енергії при його роботі досить складний.
Пояснення принципу його дії і методи розрахунку базуються на двох теоріях:
Відповідно до першої теорії при взаємодії активного потоку з навколишньою його рідиною внаслідок коливального і вихрового руху часток, відбувається інтенсивне перезмішування і енергообмін між частками з більш і менш енергичними.
Процес змішання супроводжується розрідженням на вході в камеру змішання, у результаті чого забезпечується постійне надходження в неї рідини.
У камері змішання відбувається подальший обмін енергією між частками змішаного потоку, що приводить до вирівнювання полючи швидкостей по перетині в її кінці.
Рух змішаного потоку по дифузорі супроводжується перетворенням швидкісного напору в потенційний, а в зв'язку з чим статичний тиск зростає.
Швидкості часток рідини зменшуються нерівномірно, у пристенном шарі це відбувається більш інтенсивно.
Відповідно до теорії розтікання струменя, випливаючи з насадки струмінь випробує по усій своїй поверхні постійний тиск із боку навколишньої рідини м розтікається в камерах змішання. При цьому поперечний переріз струменя збільшується, а швидкість її знижується. По поверхні роздягнула потоків виникають вихрові явища й утвориться розрідження, у результаті чого усередину струменя надходять частки навколишньої рідини, яким повідомляється енергія.
Далі процес перетворення енергії відбувається однаково для обох теорій.
На підставі цих теорій різними авторами отримані численні розрахунки залежності, що відбивають ідеалізовані представлення про процеси, що відбуваються в проточних частинах струминного насоса і є дуже наближеними. У зв'язку з цим, при їхньому проектуванні визначення оптимальних, з погляду енергетичних якостей, неометричних форм і розмірів деталей проточної частини являє собою складну технічну задачу, що вимагає в кожнім конкретному випадку використання даних динамічно подібних моделей і натуральних чи зразків проведення спеціальних експерементальних досліджень.
Різноманітні умови застосування струминних насосів у різних галузях народного господарства сприяли створенню спеціальних конструкцій, принципово однакових, але пристосованим до конкретних умов роботи. Незважаючи на різноманіття умов їхнього застосування, для деяких елементів струминного насоса все ж існують загальні закономірності розрахунку їхніх розмірів, що забезпечують високі значення їхній КПД.
Основними факторами, що визначають осьові і поперечні розміри струминного насоса, є вид речовини, що транспортується, і співвідношення між значеннями робочих вихідних параметрів.
Відсутність надійної теорії і методу розрахунку, що дозволяють вибирати для різних умов оптимальні геометричні форми і розміри деталей проточної частини, з'явилися підставою для проведення широких експерементальних досліджень вітчизняних і закордонних учених.
У нашій країні роботи зі створення й удосконалювання насосних установок зі струминними насосами ведуть наукові колективи Вниигидромаша, ВОДГОЕ, ВТИ, ДПИ, Карагандинського науково-дослідного і проектного інституту й інших організацій.
У результаті проведених досліджень установлені закономірності впливу взаємного розташування елементів і співвідношення їхніх розмірів на досконалість конструкцій струминного насоса.
Рекомендації з виготовлення деяких елементів струминних насосів є суперечливими, очевидно в силу того, що кількісні значення робочих і вихідних параметрів впливають на якісні характеристики цих елементів, і вони роблять позитивні впливи на енергетичні якості струминних насосів в одних умовах і негативні в інші.
Слід також зазначити, що при експериментах завжди мається ряд факторів, яких експериментатор не враховує, але які впливають на результати іспитів, за рахунок чого переваги і недоліки окремих конструктивних елементів можуть бути витлумачені невірно. У роботі приводиться серія прикладів, суперечливих даних про вплив розміру і форм різних елементів на КПД струминних насосів.
Типовим прикладом можуть служити рекомендації з вибору конструкції насадка. Дослідженнями ВТИ встановлено, що поділ робочої води на кілька струменів у насадці приводить до збільшення економічності струминного насоса на 30 – 35 % по порівнянню з одноструминними соплами имеющими рівну площу, цей результат отриманий у лабораторній установці, а потім у промислових умовах.
Дослідження проводилися для водоповітряного струминного насоса, де робочим органом була вода, еквівалентний діаметр насадка при іспитах складав 20 мм,а мінімальна відстань між струменями 2,5 мм.
Отримані експериментальні дані суперечать результатам іспитів, приведеним у роботі, де випробувалося також чотириструминне сопло з еквівалентним діаметром 10,5 мм. В останній роботі отриманий відчутний енергетичний виграш за рахунок застосування багатосоплового насадки.
Поліпшення КПД у подвоздушном струминному насосі в літературі пояснюють тим, що при витіканні води з чотиреструминного сопла, струменя мають більш сприятливу структуру для поліпшення розпаду їхній на краплі, а підвищений розпад струменя збільшує її ежектируючую здатність. Для водоводяного струминного насоса це пояснення непридатне, тому що численними досвідами встановлено, що поліпшення його гідродинамічних якостей відбувається при більш “компактній” струмені. У зв'язку з чим, для одержання “компактних струменів” отвори насадків закінчуються циліндричною ділянкою довжиною рівній половині діаметра вихідного отвору сопла.
Поліпшення КПД водоводяного струминного насоса може бути наслідком більш якісного енергообміна між робочим і пасивним потоками, тому що в струмені з меншим гідравлічним діаметром поліпшується передача енергії з внутрішньої області струменя до її переферійних шарів і поліпшується вирівнювання полів швидкостей по перетинах потоку.
Проте отримані експерементальні дані недостатні для з'ясування механізму явища. Цілком можливо, що при інших відносинах геометричних розмірів многоструйного сопла млжно одержати більш високі результати. Установка декількох сопів благоприятствует поліпшенню змішання робітника і инжектируемого потоку, а тому можливе зменшення довжини камери змішання й одержання при цьому енергетичного виграшу за рахунок зниження втрат на тертя по довжині.
Збільшення відстані між струменями, що змінює профіль швидкостей потоку, може також сприяти підвищенню гідродинамічних якостей струминних насосів.
Таким чином, на економічність струминних насосів при використанні многоструйного сопла найбільш ймовірний вплив можуть зробити три фактори: