以液力变矩器稳态内流场问题为对象，对处理多旋转区域耦合问题的两种典型方法，即多参考坐标系 (MRF)模型和混合面模型进行理论研究，并对比采用两种模型后的仿真结果，流场分析的结果表明采用 MRF 模型时预测的液力变矩器性能与试验吻合的较好，残差收敛效果好;而且，MRF 模型在交界面上的模拟比混合面模型更接近实际流场。 因此，采用 MRF 模型是进行液力变矩器内流场分析的有效方法。

研究了三维设计环境下液力变矩器叶栅系统改型设计方法,提出以叶片角变化规律为基础对原型叶片进行改型设计.首先,通过初始化图形交换规范(IGES)与三维软件交换叶栅系统的三维信息;然后,利用De Boor算法的开花计算叶片上各点处的叶片角,将反映叶片角沿叶片内外环设计基线变化的曲线拟合成非均匀有理B样条(NURBS),通过调整NURBS曲线的控制点以及各控制点权重值,实现叶片角变化规律的调整;确定了新的叶片角变化规律后,叶片的空间形状即可确定,从而可以生成新的叶栅系统模型;最后,对新生成的叶栅系统进行性能预测,得到满意的结果后即可进入后续详细设计阶段.利用该方法构建了液力变矩器改型平台,使用该平台分别以提高变矩性能和提高效率为目标对某款液力变矩器进行改型研究,结果表明所提出的方法行之有效,有助于提高改型设计的效率.

以液力变矩器稳态内流场问题为对象,对处理多旋转区域耦合问题的两种典型方法,即多参考坐标系(MRF)模型和混合面模型进行理论研究,并对比采用两种模型后的仿真结果,流场分析的结果表明采用MRF模型时预测的液力变矩器性能与试验吻合的较好,残差收敛效果好;而且,MRF模型在交界面上的模拟比混合面模型更接近实际流场。因此,采用MRF模型是进行液力变矩器内流场分析的有效方法。

针对叶轮系统结构设计优化问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对某型汽车液力变矩器叶轮建立有限元模型进行模态分析,得到工作轮的各阶固有频率及相应振型,同时考虑结构应力刚化和旋转软化对运动状态下叶轮固有频率的影响,分析了可能产生的共振频率,为变矩器的结构改进、结构优化和动力修改提供理论依据。

基于计算流体力学理论,利用Pro/E建立某型液力变矩器叶栅系统全流道模型。借助多重参考系技术,采用FLUENT软件对液力变矩器内流场进行数值模拟,并与原结构的试验结果对比,验证了该模型的合理性。在此基础上,研究了泵轮叶片进口角和出口角等关键参数对液力变矩器性能的影响。结果表明,增大叶片进口角或减小叶片出口角,可降低失速变矩比、K因子和改善高速比下液力变矩器的传动效率。

研究了基于格子Boltzmann方法(LBM)的液力变矩器导轮内流场数值计算理论与方法.首先,提出了LBM中处理旋转周期性边界条件的方法.然后,分析了LBM中各项参数对于计算稳定性以及计算效率之间的影响.为了保证粒子迁移与碰撞计算的稳定进行,必须合理选定弛豫时间τ,从而避免在计算过程中平衡态分布函数feq出现负值的情形.此外,在LBM中运用大涡模拟(LES)可以降低计算稳定性对于弛豫时间τ选取的限制,在一定程度上提高计算效率.最后,在开源代码Palabos的基础上进行功能拓展,实现导轮内流场的仿真计算,得到了导轮尾迹区域瞬时非定常流动分布特征.结果表明,LBM与传统计算流体力学(CFD)方法相比,液流对导轮作用力的计算结果在数值上较为接近.然而,使用LBM可以获得详细流场形成过程的时间历程以及局部复杂的流动细节.

在建立高速开关阀磁场计算有限元模型的基础上,计算和分析了不同工作气隙与线圈电流时高速开关阀动铁的电磁力和线圈的自感系数特性.利用动铁运动和线圈回路方程,通过仿真分析了高速开关阀的吸合和释放时间及动铁运动响应与电流变化特性.结果表明,基于有限元的分析方法保证了较高的精度.

从设计、流场分析和优化三个方面综述了液力变矩器国内外的研究进展和现状并对未来的发展趋势做了初步的探讨，包括扁平化设计、设计平台的开发以及流场特性细节的研究等。结合上述研究成果，指出设计、流场分析和优化之间的相互关系，重点分析了液力变矩器设计分析集成的发展新趋势，并讨论了集成系统实现的关键技术。

为了在提高液力变矩器经济性的同时不降低动力性，提出以各轮进出口角为优化参数的优化策略．提出一种参数网格化，不依赖于惩罚函数而对约束进行处理的新的算法．进行了实例分析，得到较好的结果，证明了该策略以及算法的可靠性．

液力变矩器工作过程中流体与结构的耦合作用不仅影响其性能，还会产生液流激振力，导致结构的振动疲劳甚至破坏。基于MFX—ANSYS／CFX耦合平台，研究了流固耦合问题的求解方法及其关键技术。采用有限体积离散方法、SIMPLE速度-压力耦合算法、切应力输运（SST）湍流模型以及非结构化网格，对液力变矩器的流固耦合作用进行了数值模拟，分析了其耦合特性，对液力变矩器涡轮叶片结构的优化设计进行了验证。