为解决现有液力变矩器机构变量优化设计中采用分步优化方法存在的问题,通过对比台架试验数据确认了三维流体仿真结果的准确性,运用正交试验、通过全流道流体仿真得到了起动变矩比、最高效率和最高效率工况下泵轮扭矩系数;采用方差分析法研究了机构变量间的交互作用对液力变矩器性能影响的显著性,在考虑交互作用的基础上建立了五元三次响应曲面模型且应用多目标遗传算法进行了优化。研究表明机构变量间交互作用显著影响着液力变矩器的性能,采用机构变量综合优化方法优化后,起动变矩比提高了0.336,最高效率提高了2.1%,最高效率工况下泵轮扭矩系数提高了0.306×10-6 min2r-2m-1。

为快速求解液力变矩器循环流量的动态响应,提出液力变矩器动态循环流量的传递函数表征法.该方法基于一元束流理论的推导,以确定结构形态的液力变矩器为对象,将动态循环流量视为以静态循环流量为输入的一阶线性系统的响应,通过液力变矩器常用工况范围内的简单工况CFD(计算流体动力学)静态、动态仿真数据,构建动态循环流量系统的传递函数.仿真结果表明此方法对液力变矩器常用工况范围内的动态循环流量的预测拟合优度达到0.987,对输入、输出轴动态扭矩的预测拟合优度达到0.95;相对于CFD仿真,此方法在小幅牺牲计算精度的同时大幅提升了计算速度,是一种快速求解液力变矩器动态响应的有效方法.

为解决整机工况特征与液力变矩器选型的动力学匹配问题,提出面向液力变矩器定制化选型的积分加权评价法.即在明确整机工况载荷特征的前提下,设定相应的变矩器速比区间-效率权重,通过对其效率特性曲线进行分段积分,加权得到积分加权评价值,并将其作为变矩器经济性能的评价标准.文中分别以两个现有变矩器模型为选型对象,验证了提出的积分加权评价法对液力变矩器定制化选型的有效性.该评价法可在简易地建立整机与配件匹配动力学映射关系的基础上,实现具有工程化意义的液力变矩器定制化选型.

针对液力变矩器的设计、选配过程与整机循环工况载荷的非关联性问题,提出了采用面向整机循环作业工况的液力变矩器性能匹配指标评估液力变矩器部件与整机系统匹配效果的方法。相较于传统液力变矩器静态台架实验,该方法是通过基于整机功率流原理下的液力变矩器的性能实验,在统计整机典型工况下液力变矩器特性参数分布的基础上,将关联整机载荷的速比分布合理有效地应用于液力变矩器与整机的性能匹配指标中。实例应用结果表明,该性能匹配指标能体现整机载荷分布的侧重性,可用于针对具体机型的载荷特点定制化设计和选配液力变矩器。

液力变矩器叶片设计变量空间大,轮系间强流固耦合,使得优化解析时间冗长,难以实现基于变矩器叶片角变量空间的工程设计.为此,以双涡轮液力变矩器为研究对象,实现了基于液力变矩器叶片角主效应分析的设计变量空间优化.在通过台架实验数据确认变矩器流固耦合仿真结果正确的基础上,以其轮系8个叶片角为设计变量空间,采用最优拉丁超立方设计仿真试验,实现双涡轮液力变矩器性能仿真;以提高变矩器综合性能（效率、变矩比及启动力矩）为目的,以双涡轮液力变矩器性能与设计变量空间的主效应图为基础,构造其响应面函数并优化,获得8个叶片角对变矩器性能的影响水平.优化结果表明：以低速比区最高效率为主要评价指标,泵轮入口角、第1涡轮出口角、导轮入口角、导轮出口角4个叶片角变量对变矩器性能的影响显著,其他叶片角影响较小或基本无影...