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液力变矩器是一种重要的液力传动元件,具有自动适应性、无级变速、减振隔振等优良特性,广泛应用于汽车、工程机械等领域。叶片的设计是液力变矩器开发过程中最为重要的环节,而传统的叶片设计方法存在设计过程繁琐、较依赖设计者的经验等缺点。本文针对液力变矩器叶片的设计与优化展开研究。提出了一种基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计方法,应用该方法对已有的YB-290型液力变矩器的泵轮叶片进行重新设计,并对设计出的新型泵轮叶片进行优化,经改型与优化后的YB-290相比于原型,其最高效率得到提高;分析了改型后的YB-290的性能随着新型叶片设计参数的变化规律,并从流场分析的角度对其做出解释。本文的主要研究内容如下。(1)提出了一种基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计方法。通过查找NASA翼型族谱,从中选取适合液力变矩器叶片设计的翼型方程,用该方程构建叶片的二维型线,二维型线通过向内外环投影生成三维曲线,通过在三维曲线间构造直纹面生成叶片实体,从而使叶片形状可以参数化描述。(2)对现有的YB-290型液力变矩器进行了CFD计算。提取YB-290原型液力变矩器的内部流动区域三维模型,对流动区域进行网格划分。借助流体分析软件完成对YB-290原型的CFD计算,经对比YB-290的CFD计算结果与已有的试验数据,二者之间的误差均在许用范围内,从而验证了CFD计算精度,为以后的叶片参数优化提供理论依据。(3)应用基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计方法对YB-290泵轮叶片进行了改型,并以YB-290的最高效率和高效区宽度为优化目标,对改型后的泵轮叶片进行了优化。将叶片的各个设计参数作为设计变量,采用试验设计的方法在设计空间生成均匀的样本点,并对样本点进行准确的CFD计算。采用响应面的方法构建液力变矩器性能与叶片设计参数之间的代理模型,代理模型用检验点进行检验,各项指标均达到许用标准。选择AMGA多目标优化算法对叶片进行优化,将最优pareto解的响应值与CFD计算结果对比,发现二者之间只有很小的偏差,从而验证了优化结果的可靠性。优化后的液力变矩器最高效率由83.3%提升到84.8%。(4)研究了基于NASA翼型体系的叶片设计参数对液力变矩器性能的影响规律。通过对CFD计算出的样本点数据进行分析,得到了液力变矩器各个性能的主要影响因素以及叶片设计参数与液力变矩器各个性能之间的主影响效应、交互影响效应,并从流场分析的角度揭示了叶片设计参数影响液力变矩器性能的原因,可为今后的液力变矩器叶片设计提供一定的参考。