随着我国经济社会的发展,对能源的需求与日俱增,作为一个能源进口大国,节能关系到国家战略,是实现可持续发展的需要。泵与风机、压缩机等旋转机械年耗电量逾8000亿千瓦,占全国总发电量的40%以上,变转速调节是此类设备节能的有效措施。液力行星调速系统非常适用于大功率泵等设备的调速节能,其核心元件导叶可调式液力变矩器在我国的研究还很少,可用型号极其有限,制约了这种性能优良的大功率调速设备的发展。本文以EL9型液力变矩器为对象,对其低转速比效率的影响因素展开研究,结合一元束流理论与CFD技术,设计了针对低转速比效率的优化方法,并阐明了效率变化的内在机理。主要工作包括:(1)以一元束流理论为基础,建立可调式液力变矩器数学模型,针对优化过程中涡轮叶片弯曲程度增大的特点,通过增加旋涡损失项对模型进行修正。并以该模型作为计算核心,以低转速比效率为优化目标,使用小种群遗传算法对各叶轮进出口角进行了优化。优化后变矩器低转速比效率及泵轮力矩系数均有所提升。(2)以一元理论优化的结果为基础,建立了变矩器三维模型,应用CFD技术进行数值模拟。模拟结果显示,优化后与原型相比,在低于0.7转速比区域内效率全面提升,在转速比为0.1~0.5的低转速比区,平均效率提高3.53%,转速比0.2处提升最大,达4.36%,另外泵轮力矩系数在全工况范围内均有小幅度提升。基于数值模拟结果,分析优化前后流场,通过总压损失及熵产率等分析,确定低转速比区效率提升的主要原因在于涡轮及可调导轮内能量损失的降低。(3)研究了泵轮叶片进口形状对变矩器低转速比效率的影响。采用数CFD技术,分别对柱状泵轮叶片与等流速进口泵轮叶片进行数值模拟。分析了叶片进口形状影响变矩器效率的内在机理。与原型相比,改为柱状叶片与等流速进口叶片后均使泵轮进口处能量损失增加,出口处损失降低,其中等流速进口叶片对进口能量损失更低,整体效果更好。