液力调速行星装置基于功率分流原理,将可调式液力变矩器与行星齿轮相结合实现了液力调速和机械传动的完美结合,是一项应用范围广、效率高、传递功率大的技术。其中可调式液力变矩器是液力调速行星的核心无级变速部件,传统导叶可调式液力变矩器在低负荷下效率较低,最新一代液力调速行星采用泵轮可调式液力变矩器使调速行星装置低负荷下效率得以提升,这样的液力变矩器水力模型具有很高的研究价值。(1)论文首先用具体数据说明了两款已知特性的泵轮可调式液力变矩器若能用在液力调速行星装置上便能使整套调速行星装置在较宽的负荷变化范围内保持较高的总体传动效率。(2)本文以LB46型液力变矩器为基型,将泵轮流道改为径流式以满足泵轮可调的要求,采用CFD技术进行数值模拟,计算了不同泵轮开度下的液力变矩器效率,计算结果验证了并不是所有的泵轮可调式液力变矩器均会出现像克鲁伯和里斯豪姆-斯密司型液力变矩器那样随着泵轮开度变化而液力变矩器效率仍然较高的特性。(3)为了探究泵轮可调式液力变矩器的原理,在原有的循环圆结构基础上第二级导轮前加一级涡轮,计算新的叶栅系统在转速比为0.45时的流场相对流线,并以此为依据对液力变矩器各工作轮的进出口角度进行优化,优化后的液力变矩器效率达到88.7%,能使液力变矩器效率达到80%的调速范围为1.77,但与里斯豪姆型液力变矩器2.22的调速范围相比仍有不足。(4)进一步对液力变矩器进行优化设计,以涡轮及导轮的进出口角为自变量,以液力变矩器不同泵轮开度下的综合效率最高为目标函数,额定负荷下效率不低于0.86为约束条件,采用中心复合试验设计,通过多目标遗传算法对叶片的进出口角度进行优化求解。优化结果显示在25%泵轮开度下,液力变矩器的效率达到了81.7%,提升了4.7%,能使液力变矩器效率达到80%的调速范围为2.3,与两款已知特性的泵轮可调式液力变矩器调速范围为2.22相比能够达到其效率特性要求。