液力变矩器具有良好的工况自适应性、低速稳定性等独特的优点,被广泛应用于车辆和工程机械。作为关键传动设备,其性能的提升对车辆的动力性能和燃油经济性具有重要意义。本文以国内某企业自主研发的液力变矩器为研究对象,以CFD为工具,分析了液力变矩器内存在的内泄漏对性能的影响;提出了基于儒科夫斯基理论的叶片参数化造型方法,拓宽了该理论的应用范围;建立了液力变矩器设计参数与性能参数的二次多项式关系,这些成果对提高变矩器性能具有重要意义。首先通过逆向三维扫描对液力变矩器进行三维建模,采用非定常全流道三维流场仿真分析,发现影响总体性能的几种主要因素:内泄漏区域存在着循环流动,影响了液力变矩器性能;导轮吸力面存在着流动分离现象,影响了液力变矩器的性能和流动稳定性;由于各个叶轮的叶片数量不同,导致变矩器运行时存在着合流和分流现象,叶片数过少会削弱控制流体的能力,叶片数过多会使流体产生挤压。针对液力变矩器的内泄漏问题,将变矩器内泄漏区域封闭进行仿真,通过对比变矩器有内泄漏和无泄漏的流场及性能来分析内泄漏对变矩器的影响,发现无论转速比如何改变,内泄漏区域流量始终占主流量的12%,当这12%内泄漏流量作用在叶片上时,能提升液力变矩器工作效率3.4%。针对导轮流体流动分离问题,提出对儒科夫斯基翼型理论优化改进,对导轮叶片形状进行参数化设计并优化,拓宽了该理论的应用范围,使其从只适用于翼型设计推广到大转角涡轮机械叶片的参数化设计领域中,同时通过多目标优化确定了最优参数,将变矩器工作效率提升3.92%。针对变矩器叶轮叶片数不同导致内部存在合流与分流的问题,对变矩器的叶片进行单因素和多因素分析,得到叶轮叶片数量的单因素改变对变矩器性能影响的规律,并分析了多因素改变对变矩器性能产生的交互作用,建立了叶轮叶片数与变矩器性能参数的二次多项关系式,并发现在该研究范围内同时存在着多组具有高性能的叶片组合。在上述优化设计,通过3D金属材料打印变矩器导轮,各个叶轮的叶片采用手动点焊的方式进行样机制作与试验,结果表明,优化后的液力变矩器的最高效率从原始的0.810提升到0.841、工作效率总体提升了5.8%、泵轮转矩系数提升了3.6%、高效范围拓宽了6.0%,整体性能得到了较大改善,从而验证了本文研究工作的有效性。