直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell,DMFC）作为最具潜力取代传统热机和蓄电池的一类清洁动力能源,凭借着其结构简单、操作容易、能量密度高以及可连续工作等优点,在交通、通信、便携式电子设备和国防等领域应用广阔。现阶段,DMFC仍存在甲醇穿透、极化现象和催化剂毒化等影响DMFC性能的问题。为了缓解上述弊端,本文在初始实验样本数据基础上,考虑到多类别参数,包括运行参数、极板几何参数以及膜电极（MEA）物理参数对DMFC性能的耦合影响,建立了Matalab与Fluent的联合仿真模型,对DMFC多类别参数自适应优化,以提升电池能量转化率。本文根据DMFC运行特点及性能要求,搭建了多参数可调的实验测试平台,并确定了电池性能测试方法。在不同参数下的实验极化曲线基础上,分析并确定了影响DMFC电池能量转化率的多类别参数,包括甲醇溶液浓度C_Me、甲醇溶液流速F_Me、电池运行温度T和空气流速F_Air、质子交换膜厚度Thickness、阴极催化剂载量Loading以及电压U。其次,本文建立了考虑DMFC性能与多类别参数之间关系的计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真模型,并提出在以径向基函数网络（RBF）为代理模型的代理辅助的分层粒子群（SHPSO）优化算法的的基础上,对DMFC多类别参数优化设计。最后,建立了DMFC的联合仿真模型,将SHPSO优化算法和CFD仿真模型相结合,极大提高了DMFC以能量转化效率为指标的参数优化效率,实现多类别参数的自适应优化。研究表明,本文建立的CFD仿真模型经实验结果验证,对于模拟多类别参数与DMFC能量转化率之间数值关系的结果具有较高的普适性与准确性;此外,本文建立的联合仿真模型极大提高了DMFC的多类别参数优化效率,并将其优化结果进行了实验,发现DMFC能量转化率比初始实验样本的最大能量转化率值相对提高了3.80%,从而验证了联合仿真模型的准确性。